(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛蓄電池極板の格子基板を鋳造するための金型であって、鋳造キャビティを構成する可動型と固定型を備え、前記固定型の所定位置に、鋳造される格子基板の押し出しピンが配置され、
横骨のための鋳造キャビティと縦骨のための鋳造キャビティが、それぞれ太骨用のキャビティと細骨用のキャビティを有し、太骨用のキャビティ間に少なくとも１本の細骨用のキャビティが配置され、
前記押し出しピンは、格子基板に直接接する当接面と、この当接面を支える支柱とを有して、格子基板の横骨と縦骨の交点部分直下で、交点部分は、当該横骨と縦骨の少なくとも一方が必ず太骨に位置するように配置され、
前記当接面は、前記横骨と縦骨の交点部分領域とこの交点部分領域から伸びる横骨と縦骨の一部に当接する広さを有していることを特徴とする鉛蓄電池極板の格子基板鋳造用金型。
【請求項２】
横骨のための鋳造キャビティと縦骨のための鋳造キャビティの一方について、太骨用のキャビティを格子基板の所定領域に偏らせて配置し、前記偏らせた領域に配置する押し出しピンの設置密度を、他の領域より高くしたことを特徴とする請求項１記載の格子基板鋳造用金型。
【請求項３】
押し出しピンの当接面が平面形状を有する請求項１又は２に記載の格子基板鋳造用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池極板に用いる格子基板を鋳造するための金型に関し、特に、格子基板を金型より押し出して離型する押し出しピンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池の極板には、チュードル式、クラッド式、ペースト式とあり、用途に応じて使い分けがされている。中でも、ペースト式極板は、生産性が高く、コストを安くできることから多く使われている。
このペースト式極板（以下、「極板」という）は、鉛又は鉛合金により鋳造された格子基板に、鉛化合物等を用いたペースト状活物質を保持させ、更に、熟成・乾燥して作製される。ペースト状の活物質は、格子基板の格子状領域に保持される。
図１を用いて、より具体的に説明すると、格子基板は、外周を形成する枠骨１の内側に、格子状となるように横骨２及び縦骨３を配置し、枠骨１の一辺に外側へ突出する耳部４を設けている。そして、この格子基板の格子状領域に、ペースト状活物質を充填して保持させる。尚、図１においては、耳部４を設けた辺と対向する辺にも耳部４と同形状の突出部を設けているが、この部位は、鉛蓄電池製造工程中の格子基板（極板）の取扱い性を良くするために存在しており、然るべき段階で除去される。また、耳部４を設けた辺と対向する辺には、必要に応じて、脚部５が突出して設けられる。
【０００３】
格子基板の鋳造は、可動型と固定型を合わせて構成される鋳造キャビティに、鉛又は鉛合金を溶融して流し込み、溶湯を冷却し固化させる。その後、可動型を固定型から離し、固定型側にある格子基板を、固定型に配置された押し出しピンを用いて押し出すようにして固定型から離型させる（特許文献１：実公昭６３−３７３６号公報）。特許文献１では、押し出しピンが格子基板の格子領域にどのように配置されるのか明確に開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公昭６３−３７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１により説明した格子基板の横骨２と縦骨３の交点部分６の領域では、交点部分から伸びている横骨２又は縦骨３の直線部分と比較して鉛量が多いため、他の部分よりも冷却（溶融鉛の固化）に長い時間を必要とする。その十分な固化を待たずに、格子基板を固定型から離型すると、前記交点部分では冷却に伴う十分な体積収縮が完了していないので、使用される押し出しピンの格子基板への当接面の形状及び押し出しピンの設置位置により、格子基板が固定型に引っ掛かる等の不具合を生じ、変形することがあった。
【０００６】
格子基板の離型時に固定型への引っ掛かりが生じると、「型を閉じる」−「溶融した鉛又は鉛合金を注入する」−「固化させる」−「型を開く」−「格子基板を離型する」という各工程の時間を決めて鋳造を繰り返す格子基板の生産性に大きな影響を及ぼす。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、格子基板の固定型からの離型を円滑に行なえるようにし、離型時の格子基板の変形を低減して、格子基板を生産性良く鋳造できる金型を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る鉛蓄電池極板の格子基板鋳造用金型は、以下の構成を有する。
【０００９】
鋳造キャビティを構成する可動型と固定型を備えており、前記固定型の所定位置に、鋳造される格子基板の押し出しピンが配置されている。前記押し出しピンは、格子基板に直接接する当接面と、この当接面を支える支柱とを有して、格子基板の横骨と縦骨の交点部分直下に位置するように配置されている。そして、前記当接面は、前記横骨と縦骨の交点部分領域とこの交点部分領域から伸びる横骨と縦骨の一部に当接する広さを有していることを特徴とする。
【００１０】
上記において、鋳造用金型は、横骨のための鋳造キャビティと縦骨のための鋳造キャビティが、それぞれ太骨用のキャビティと細骨用のキャビティを有しており、太骨用のキャビティ間に少なくとも１本の細骨用のキャビティが配置されている。そして、押し出しピンが配置される横骨と縦骨の交点部分は、当該横骨と縦骨の少なくとも一方が必ず太骨である（請求項１）。
【００１１】
太骨用のキャビティを設ける場合は、横骨のための鋳造キャビティと縦骨のための鋳造キャビティの一方について、太骨用のキャビティを格子基板の所定領域に偏らせて配置するとともに、前記偏らせた領域に配置する押し出しピンの設置密度を、他の領域より高くすることが好ましい（請求項２）。また、押し出しピンの当接面が平面形状を有することが好ましい（請求項３）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、格子基板を離型するべく、格子基板に直接接触する押出ピンの当接面が、横骨と縦骨の交点部分領域のみならず、この交点部分から伸びる横骨と縦骨の一部にも当接するので、格子基板の狭い部位に押し出し力が集中するのを防ぎ、格子基板の横骨と縦骨の変形阻止に寄与することができる。
【００１３】
請求項１に記載の鋳造用金型を用いて格子基板を鋳造すると、その格子基板は、横骨と縦骨がそれぞれ太骨と細骨を有し、太骨間に少なくとも１本の細骨が配置されたものとなる。このような格子基板にペースト状活物質を充填すると、ペースト状活物質が細骨部分の脇から充填面の裏側に回り込み、表裏面共に十分に活物質が充填された極板を作製することができる。このような格子基板を鋳造する鋳造用金型においては、押し出しピンが配置される横骨と縦骨の交点部分の当該横骨と縦骨の少なくとも一方が必ず太骨であると、細骨の横骨と細骨の縦骨の交点部分の直下に押し出しピンが配置される場合よりも、交点部分領域の面積が広くなり、押し出しピンの力を分散して、格子基板の変形を抑えながら容易に離型をすることができる。
さらに、横骨のための鋳造キャビティと縦骨のための鋳造キャビティの一方について、太骨用のキャビティを格子基板の所定領域に偏らせて配置する場合は、当該偏らせて配置した領域の鉛量が多くなり、その冷却と冷却に伴う体積収縮が遅れるので、当該偏らせた領域における押し出しピンの設置密度を他の領域より高くすることにより、格子基板の離型を確実にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の鋳造用金型で鋳造した格子基板について、格子基板の横骨と縦骨の交点部分と押し出しピンの位置関係を示す平面図である。
【図２】本発明の鋳造用金型において、鋳造される格子基板の横骨と縦骨の交点部分と押し出しピンの位置関係を示す部分拡大図である。
【図３】本発明の実施例１の鋳造用金型で鋳造される格子基板を、押し出しピンとの位置関係とともに示す平面図である。
【図４】本発明の実施例２の鋳造用金型で鋳造される格子基板を、押し出しピンとの位置関係とともに示す平面図である。
【図５】本発明の実施例３の鋳造用金型で鋳造される格子基板を、押し出しピンとの位置関係とともに示す平面図である。
【図６】本発明の実施例４の鋳造用金型で鋳造される格子基板を、押し出しピンとの位置関係とともに示す平面図である。
【図７】本発明の実施例５の鋳造用金型で鋳造される格子基板を、押し出しピンとの位置関係とともに示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜可動型＞
本発明にて述べる可動型とは、後述する固定型と対をなして固定型に対して開閉移動するものであり、固定型を閉じる位置にあれば鋳造キャビティを構成して格子基板を鋳造し、固定型から離間して固定型を開く位置にあれば、固定型から格子基板が離型される。
可動型の材質は、特に制限されるものではないが、溶融した鉛合金を鋳造キャビティに流し込むため、溶融鉛合金の温度より高い耐熱性が必要となる。
【００１６】
＜固定型＞
本発明にて述べる固定型とは、前述した可動型と対をなして鋳造キャビティを構成するものである。可動型を開いて、鋳造された格子基板を固定型から離型するために、固定型には後述する押し出しピンが鋳造キャビティへ突出するように設置されている。
固定型は、熱による挙動を可動型と同じにすることが望ましいことから、その材質は可動型の材質と同じにすることが好ましい。
【００１７】
＜格子基板＞
本発明の鋳造用金型で鋳造される格子基板は、外縁を構成する枠骨と、この枠骨の内側に形成される格子状領域を構成する横骨と縦骨を有する。
横骨と縦骨は、その本数を特に制限されるものではないが、後に活物質を保持させるものであることから複数本設けられ、さらには、横骨と縦骨が、それぞれ太骨と細骨とを有し、太骨間に少なくとも１本の細骨を有するように配置されることが好ましい。このようにすることで、後に格子基板にペースト状活物質を充填し保持させる際に、ペースト状活物質が細骨部分の脇から充填面の裏側に回り込み易くなる。
横骨のための鋳造キャビティと縦骨のための鋳造キャビティの一方について、太骨用のキャビティを格子基板の所定領域に偏らせて配置する場合（例えば、太い横骨のための太骨用のキャビティを格子基板の所定領域に偏らせて配置する場合）、耳部を設けた辺とこれに対向する辺の間を中央で二分し、耳部を設けた辺側の領域とこれに対向する辺側の領域で、後者の領域の太い横骨の配置本数を多くする。より具体的には、１：１．３〜１：１．８とするのが好ましい。
格子基板の枠骨の一辺には、外側へ突出する耳部が設けられ、この耳部が、集電部として機能する。また、耳部を設けた枠骨の辺と対向する辺にも耳部と同形状の突出部を設けることにより、鉛蓄電池製造工程中の格子基板（極板）を前記耳部と突出部で支持して吊るすことができ、取扱い性を高めることができる。
【００１８】
＜格子基板の鋳造＞
鋳造される格子基板は、鉛又は鉛合金製であり、合金成分としては、Ｓｎ、Ｃａ、Ｓｂ等を用いることができ、中でも、ＳｎとＣａの両方を用いることが好ましい。Ｃａを添加すると、格子基板の強度を保つことができるとともに、鉛蓄電池の自己放電を減じることもできる。そして、Ｃａを添加すると格子基板の腐食が起こり易くなる現象を、Ｓｎの添加により抑制することができる。
格子基板を鋳造するときの温度制御は、溶解鉛を供給する鉛弁及び鋳造用金型へ溶解鉛を流し込む勺ヒータを２８０℃〜５００℃とし、鋳造用金型のヒータを１８０℃〜２００℃とすることが好ましい。
鋳造用金型へ溶解鉛を流し込んでから冷却・固化させるまでの時間は、８．５秒〜２０秒とすることが好ましいが、鋳造する格子基板の大きさ、厚み、デザインにより、鋳造キャビティ内での湯流れが異なるため、適宜、冷却・固化させるまでの時間の最適化を図る。
【００１９】
＜押し出しピン＞
固定型に配置する押し出しピンは、鋳造された格子基板を固定型から離型する際に用いる。押し出しピンは、鋳造された格子基板に直接接する当接面と、この当接面を支える支柱により構成される。
押し出しピンは、その材質を特に制限されるものではないが、鋳造キャビティに流し込んだ溶融鉛合金と接触するため、溶融鉛合金の温度より高い耐熱性が必要となる。
【００２０】
押し出しピンの配置は、図２に示すように、押し出しピン７を押し出した際に、ピン先端の当接面が、横骨２と縦骨３の交点部分６の領域となるようにする。押し出しピン７は、全ての横骨２と縦骨３の交点部分に対応して配置する必要はなく、格子基板の大きさと質量等に応じて、適宜、配置本数を決定する。より具体的には、押し出しピン１本が、３８５０〜４５００mm２の格子基板面積を負担するよう設けることが好ましい。このような割合にて押し出しピンを配置することで、鋳造用金型のコストを抑えながら、格子基板の固定型への引っ掛かり及び格子基板の変形を防止することができる。
上述したように、耳部を設けた枠骨の辺とこれに対向する辺の間を中央で二分し、耳部を設けた辺側の領域とこれに対向する辺側の領域で、後者の領域に太い横骨の配置本数を偏らせる（例えば、太い横骨の配置割合１：１．３〜１：１．８とした場合、押し出しピンの設置密度は、両領域間で、１：１．５〜１：３．０とする）と、後者の領域の辺（耳部を設けた枠骨の辺と対向する辺）には、脚部が設けられるので、格子体の離型に際して、脚部が固定金型に引っ掛かることも防止できる。
押し出しピンの形状は、格子基板を固定型より押し出すことができるものであれば、特に限定されるものではないが、支柱部分が円柱状又は多角柱状のものが好ましく、製作のし易さから円柱状のものが、特に好ましい。押し出しピンの押し出し量は、特に制限されるものではないが、その押し出し速度は、全ての押し出しピンにて同じであることが好ましく、このようにすることで、押し出し力の局所的な集中を阻止することができ、格子基板の離型に際しての変形をより一層小さくすることができる。
【００２１】
＜押し出しピンの先端＞
押し出しピンの先端は、格子基板に直接当接する当接面であり、押し出しピンの支柱と同じ材質であっても、異材質であっても良い。異材質である場合、その材質は特に制限されるものではないが、溶融鉛の温度に耐えるだけの耐熱性を有する材料とする。
当接面は、その大きさが、当接させる交点部分よりも大きいものであり、当接時に、交点部分及び交点部分領域から伸びる横骨と縦骨の一部に当接する広さとする。
当接面の形状は、特に限定されるものではなく、交点部分を受け止めるように、平面に十文字の溝を設けたもの、交点部分との離接が容易な、平面形状のもの等を用いることができるが、押し出しピン製作の容易さのために、平面形状とすることが好ましい。
【実施例】
【００２２】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
Ｓｎ：１．０〜１．８質量％、Ｃａ：０．５〜１．０質量％を含有する鉛合金を溶融し、以下の実施例１〜５及び比較例１の鋳造用金型を用いて、重力鋳造方式によって格子基板を鋳造した。溶融鉛が通る弁及び溶融鉛を貯留する容器の電熱ヒータを４８０℃〜５００℃に設定し、可動型及び固定型の電熱ヒータを１８０℃〜２００℃に設定する。
【００２３】
実施例１
ダクタイル鋳鉄（含有する黒鉛が球状であるもの）を用いて、可動型及び固定型を作製した。可動型は、２本の支柱により固定型に接続され、固定型に対して自由に開閉ができるようになっている。可動型及び固定型に離型剤（コルク粉末を水に混ぜた混合液）を吹き付け、溶融鉛合金を金型に流し込み格子基板を鋳造する。所定時間（１５秒）が経過したところで、可動型を開き、押し出しピンが突出して固定型から格子基板を離型する。押し出しピンは、その全てが同じタイミング、同じ突出速度で動くものであり、最大突出量を、固定型の内面より８〜１１mmとしている。
【００２４】
この格子基板鋳造用型は、横骨のための鋳造キャビティと縦骨のための鋳造キャビティ
が、それぞれ太骨用のキャビティと細骨用のキャビティを有し、図３に示す格子基板が鋳
造される。すなわち、この格子基板は、縦：１４０mm、横：３８５mm、厚み：６．３mmの
大きさであり、横骨２及び縦骨３のそれぞれに相対的に太い骨と細い骨を配している。具
体的には、太い横骨２−１から２−５を配してあり、耳部４を設けた枠骨１の辺と太い横
骨２−１の間、太い横骨２−１と２−２の間及び太い横骨２−２と２−３の間には、それ
ぞれ４本の細い横骨を配し、太い横骨２−３と２−４の間、太い横骨２−４と２−５の間
及び太い横骨２−５と耳部４を設けた枠骨の辺と対向する辺の間には、それぞれ３本の細
い横骨を配している。そして、太い縦骨を４本配してあり、太い縦骨間ならびに太い縦骨と枠骨の辺の間には、それぞれ１本の細い縦骨を配している。
固定型には、押し出しピンを１４本配置してあり、その配置を、図３の格子基板に「押
し出しピンの位置」として便宜的に示す。押し出しピンは、太い横骨と細い縦骨の交点部
分に配置してあり、格子基板への当接面を円形の平面としている。この平面の面積（２８
mm２）は、交点部分の領域の面積（１６mm２）より大きくなっている。尚、交点部分の面
積は、図２に示すように四角形とみなし、横骨の幅×縦骨の幅とする。
また、耳部を設けた枠骨の辺とこれに対向する辺の間を中央で二分し、耳部を設けた辺
側の領域とこれに対向する辺側の領域で、太い横骨の配置本数を、１：１．５の割合とし
ている。これは、耳部を設けた枠骨の辺と対向する辺側の領域に太い横骨を偏らせて、太
い横骨の間隔が狭くなっていることを示している。押し出しピンは、太い横骨と細い縦骨
の交点部分に配置してあるので、前記太い横骨の配置本数の比率と押し出しピンの配置本
数の比率は一致している。そして、押し出しピン１本当りが負担する格子基板の面積は、
３８５０mm２である。
【００２５】
実施例２
押し出しピンの本数を１２本とし、その配置を、図４に示したようにした以外は、実施例１と同様の格子基板鋳造用金型とした。本実施例では、格子基板の縦骨と横骨の配置は実施例１と同様であるが、押し出しピンは、耳部を設けた枠骨の辺とこれに対向する辺の間を中央で二分し、耳部を設けた辺側の領域とこれに対向する辺側の領域で、同じ配置本数とした。そして、押し出しピン１本当りが負担する格子基板の面積は、４４９２mm２である。
【００２６】
（実施例３）
押し出しピンの本数を１０本とし、その配置を、図５に示したようにした以外は、実施例１と同様の格子基板鋳造用金型とした。本実施例では、格子基板の縦骨と横骨の配置は実施例１と同様であるが、押し出しピンは、耳部を設けた枠骨の辺とこれに対向する辺の間を中央で二分し、耳部を設けた辺側の領域とこれに対向する辺側の領域で、配置本数を１：０．７とした。そして、押し出しピン１本当りが負担する格子基板の面積は、５３９０mm２である。
【００２７】
実施例４
押し出しピンの本数を１４本とし、その配置を、図６に示したようにした以外は、実施例１と同様の格子基板鋳造用金型とした。本実施例では、格子基板の縦骨と横骨の配置は実施例１と同様であるが、押し出しピンは、耳部を設けた枠骨の辺とこれに対向する辺の間を中央で二分し、耳部を設けた辺側の領域とこれに対向する辺側の領域で、配置本数を１：２．５とした。
【００２８】
実施例５
押し出しピンの本数を１４本とし、その配置を、図７に示したようにした以外は、実施例１と同様の格子基板鋳造用金型とした。本実施例では、格子基板の縦骨と横骨の配置は実施例１と同様であるが、押し出しピンは、耳部を設けた枠骨の辺とこれに対向する辺の間を中央で二分し、耳部を設けた辺側の領域とこれに対向する辺側の領域で、配置本数を１：６とした。
【００２９】
比較例１
押し出しピンの格子基板への当接面の面積（１２mm２）を、太い横骨と細い縦骨の交点部分の領域の面積（１６mm２）より小さくした以外は、実施例１と同様の格子基板鋳造用金型とした。
【００３０】
尚、上記の各実施例においては、押し出しピンの格子基板への当接面が円形で、その面積が太い横骨と細い縦骨の交点部分の領域の面積より大きいので、このことを利用して、太い横骨と細い縦骨の間に水掻きの如く薄い膜が張り渡されるようにした。すなわち、当接面の円形が交点部分の領域からはみ出して、そのまま鋳造された格子基板に残っている。一方、比較例１では、このような膜は形成されていない。
【００３１】
上記の実施例と比較例の金型による格子基板の鋳造において、格子基板を固定型から離型する際の引っ掛かりの数と格子基板の変形量について評価した結果を表１に示す。
引っ掛かりの数は、格子基板を１０００面鋳造した際、格子基板を離型できずに固定型に引っ掛かった数をカウントした。この数には、離型はできても、固定型に一旦引っ掛かり、円滑に離型できなかった場合も含む。
変形量は、格子基板を１０面鋳造ごとに試料として抜き取り、これを平台の上に、押し出しピンの当接面側を下にして置き、押し出しピンの当接箇所の平台からの浮き上がり高さを測定し、押し出しピンの当接していない箇所と比較して、前記浮き上がり高さの差を変形量とした。変形量の平均が、
０mm≦変形量≦１mm：「小」
１mm＜変形量≦２mm：「中」
２mm＜変形量≦３mm：「大」
３mm＜変形量      ：「特大」
として変形量を評価した。
【００３２】
表１の結果より、変形量の大きさは、実施例３＞実施例２＞実施例１の順になる傾向が見られた。また、実施例１，４，５を比較すると、実施例５の変形量が大きく、実施例１，４は同程度に小さかった。しかし、引っ掛かりの数を比較すると、実施例１の方が多く、また、脚部５に引っ掛かりが多かった。
【００３３】
以上の結果より、押し出しピンの本数が少ないと、離型の際に変形が大きくなり、またピンの設置密度の割合の偏りが小さいと、脚部側の引っ掛かりが多くなっていく。逆に、設置密度の割合の偏りが大きいと、耳部側の引っ掛かりが多発する。
上記の実施例では、１本の押し出しピンが３８５０〜４５００mm２の格子基板の面積を負担しており、耳部を設けた枠骨の辺とこれに対向する辺の間を中央で二分し、耳部を設けた辺側の領域とこれに対向する辺側の領域で、押し出しピンの配置本数を、１：１．５〜１：３．０の割合とすることが好ましいことを確認した。
【００３４】
比較例１においては、押し出しピンが鋳造された格子基板を固定型から押し出すものの、固定型から確実に外すことができず引っ掛かりが生じ、鋳造作業を連続して行なうことができなかった。また、変形量を目視にて確認した結果、大きく変形しており、押し出しピンが接当する交点が、特に大きく変形していた。
【００３５】
【表１】
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【符号の説明】
【００３６】
１…枠骨、２…横骨、３…縦骨、４…耳部、５…脚部、６…交点部分、７…押し出しピン
【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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【図７】
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