(57)【要約】【課題】複数の制御弁式鉛蓄電池３を極板面が設置面に対して平行になるように収納容器２に収納した組電池において、収納容器２の側方開口を覆う蓋６に設けた鉛蓄電池の固定部材４が鉛蓄電池の上面を押さえた状態を継続しても、鉛蓄電池の上面が振動によって固定部材と擦れて異常を来たすことのないようにする。【解決手段】収納容器２の側方開口を覆う蓋６に鉛蓄電池の固定部材４を備え、固定部材４で鉛蓄電池の上面が押さえられている。固定部材４の鉛蓄電池に対する押接面５はその動摩擦係数が０．１５以下、好ましくは、０．１以下であることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側方に開口を有する収納容器に、複数の制御弁式鉛蓄電池を極板面が設置面に対して平行になるように収納した組電池において、前記収納容器の側方開口を覆う蓋に鉛蓄電池の固定部材を備え、前記固定部材で鉛蓄電池の上面が押さえられており、固定部材の鉛蓄電池に対する押接面はその動摩擦係数が０．１５以下であることを特徴とする移動体搭載用の組電池。
【請求項２】
前記押接面の動摩擦係数が０．１以下であることを特徴とする請求項１記載の移動体搭載用の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に搭載される、鉛蓄電池による組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池は安価で安全性、信頼性に優れることから無停電電源装置や電力貯蔵用用途、車載用途等に広く用いられている。産業用運搬車両においても、環境保護、温暖化防止の目的で、内燃機関による駆動から、排出ガスを放出しない蓄電池を用いて駆動する無人運搬車、構内作業車、フォークリフト等の需要が高まっている。
【０００３】
例えば、電動式フォークリフトに使用される鉛畜電池には、限られた空間で多くの電気量を取り出すこと、つまり優れた体積効率、優れた高温環境下の特性、耐久性が要求されることから、液式鉛蓄電池が使われて来た。電動式フォークリフトには、通常、複数個の液式鉛蓄電池を鉄製の容器に収納してそれぞれの鉛蓄電池を電気的に接続した組電池が搭載される。液式鉛蓄電池は、液量の点検、補水等のメンテナンスが必要なため、液漏れしないように鉛蓄電池を正立させて容器に収納し、上方側からメンテナンス作業を行っている。
【０００４】
このメンテナンス作業を簡略化することが可能な、制御弁式鉛蓄電池による組電池の採用が検討されている。制御弁式鉛蓄電池は遊離した電解液が存在しないので、放電後の回復充電が満充電まで行われずに充電不足の状態で繰り返し使用されると、充電により極板から放出された硫酸イオンが極板の下部に沈降したままとなり、極板上部と下部に電解液の比重差が生じ下部の電解液比重が高くなる成層化が発生し易い。極板下部の電解液比重が高くなると充電受入れ性が低くなり、負極板下部においてサルフェーションが進行して、充放電反応が極板上部に集中することにより正極板上部の活物質の劣化が進み、電池寿命が短くなる。
【０００５】
成層化を防止するために、極板面を鉛蓄電池の設置面に対して平行になるようにした制御弁式鉛蓄電池による組電池が特許文献１に開示されている。
また、電力貯蔵用として、制御弁式鉛蓄電池を水平に設置して成層化を防止する組蓄電池が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−６０９７０号公報
【特許文献２】特開２００３−３３１８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
無人電動運搬車、電動式フォークリフト等の移動体に制御弁式鉛蓄電池による組電池を使用し、成層化を防止するため極板面を設地面に平行に配置した場合、メンテナンスや不具合の起きた蓄電池を入れ替えるときに、収納容器の側方から作業を行う必要がある。また、無人電動運搬車、電動フォークリフトは、通常、懸架装置が装備されていないので、運転時の振動がダイレクトに鉛蓄電池に伝達される。この振動により鉛蓄電池が収納容器から飛び出すのを防止するために、鉛蓄電池を収納容器に固定する固定部材を設ける必要がある。
【０００８】
収納容器の側方開口を覆う蓋に、鉛蓄電池の固定部材を備え、この固定部材で鉛蓄電池の上面（合成樹脂製電槽蓋）を押さえて固定することにより、鉛蓄電池の飛び出しを防止できるが、移動体運転時の振動加速度が過度に大きくなると、鉛蓄電池の上面が固定部材と擦れて摩擦熱により熱変形して凹部が生じたり孔が開く等、鉛蓄電池に不具合が発生する恐れがある。
【０００９】
本発明の目的は、複数の制御弁式鉛蓄電池を極板面が設置面に対して平行になるように収納容器に収納した組電池において、収納容器の側方開口を覆う蓋に設けた鉛蓄電池の固定部材が鉛蓄電池の上面を押さえた状態を継続しても、鉛蓄電池の上面が振動によって固定部材と擦れて異常を来たすことのないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下のものに関する。
（１）側方に開口を有する収納容器に、複数の制御弁式鉛蓄電池を極板面が設置面に対して平行になるように収容した組電池において、前記収納容器の側方開口を覆う蓋に鉛蓄電池の固定部材を備え、前記固定部材で鉛蓄電池の上面が押さえられており、固定部材の鉛蓄電池に対する押接面はその動摩擦係数が０．１５以下であることを特徴とする移動体搭載用の組電池。
（２）前記押接面の動摩擦係数が０．１以下であることを特徴とする（１）項記載の組電池。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって得られる効果は、以下のとおりである
鉛蓄電池の上面が押さえられる固定部材の動摩擦係数を０．１５以下にすることにより、移動体が移動する際の振動により、鉛蓄電池の上面が固定部材と擦れ合って摩耗することを抑制することができる。また、前記擦れ合いにより発生する摩擦熱が小さくなり、温度上昇が抑制されるので、鉛蓄電池上面の熱変形を抑制することができる。
【００１２】
固定部材の動摩擦係数を０．１以下にすると、振動による前記摩耗を更に抑制することができ、また、摩擦熱の発生を更に小さくできるので、鉛蓄電池上面の熱変形抑制にいっそう寄与する。そして、鉛蓄電池の電槽、電槽蓋を、熱変形温度が比較的低い材料で構成することができる。更に、無人電動運搬車、電動フォークリフトのように懸架装置が装備されていない移動体及び鉱山、採石場、建設現場等で使用され悪路を走行することが多い鉱山車両、建設用車両では振動加速度が大きくなるので、これらに本発明に係る組み電池を搭載すると、摩擦による摩耗、熱変形を抑制する効果がよりいっそう高くなる。
鉛蓄電池は充放電によっても発熱して温度上昇するので、本発明により摩擦による温度上昇を抑制できることは極めて都合が良い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例を示し、収納容器との側方開口に蓋を固定しない状態で、組蓄電池を収納容器の側方開口から見た概略図である。（斜線部５は固定部材が鉛蓄電池の上面を押さえる部分である）
【図２】振動試験による組電池の温度変化を示すグラフである。（比較例１の温度を１００％として、実施例１、２の温度を百分率で示した）
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明で述べる組電池は、側方の一面が開口した中空の直方体形状の収納容器に、容量、電圧等の設計仕様に基づいて所定個数の制御弁式鉛蓄電池が収納された後、蓋を用いて前記側方開口を塞ぐ構造としている。収納した鉛蓄電池が側方開口から抜け落ちないように、蓋で側方開口を覆い、蓋に設けた固定部材を用いて鉛蓄電池の上面（合成樹脂製電槽蓋）を押さえる。鉛蓄電池は、極板面を組電池の設置面に対して平行となるように収納容器に収納するので、収納容器の側方開口には、鉛蓄電池の上面が臨んでいる。収納容器の側方開口を覆う蓋は、鉛蓄電池の入れ替え、メンテナンスを容易に行うことができるように、簡単な操作で開放することができ、使用中は収納容器に固定して、容易に開放することないように取り付ける。具体的には、収納容器に設けた長丸穴と、蓋に設けた丸穴にボルトを挿通してネジ止めする方法、キャッチクリップによる固定方法等があり、長丸穴を用いたネジ止め方法がコスト、固定強度の面で好ましい。
【００１５】
収納容器及び蓋の材質は、特に限定されるものではないが、収納する鉛蓄電池の重量に耐え、外部からの衝撃から鉛蓄電池を保護する耐衝撃性が必要であり、コスト、特性面から圧延鋼材ＳＳ４００を用いるのが好ましい。圧延鋼材を所定の大きさに裁断・溶接、穴あけ加工を施して収納容器及び蓋を作製する。収納容器の大きさは、収納する鉛蓄電池の大きさ、個数により適宜決定される。また、収納する各鉛蓄電池を仕切る、間仕切りを設けることもできる。
【００１６】
蓋に備えられた固定部材は鉛蓄電池の上面を押さえる押接面を有し、押接面の動摩擦係数を０．１５以下とすることが好ましい。具体的には、押接面をＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリアセタール、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン等を用いて形成することができる。固定部材全体をこれらの樹脂を用いて形成したときは、固定部材と蓋に貫通孔を開けてボルトとナットで固定する方法、接着剤を用いて固定する方法等がある。また、固定部材の一部を先に述べた樹脂で形成するときは、蓋と同じ材料を用いて固定部材を作製して、溶接、接着又はボルト締め等で蓋に固定し、前述の樹脂を用いて厚さ３〜１０ｍｍに加工した押接面用樹脂成形体を固定部材にボルトとナット、接着剤等を用いて固定することができる。このときの固定部材は、Ｈ型鋼材、角型鋼管を用いることもできる。このようにして、鉛蓄電池の上面を固定部材の押接面で押さえることにより、組電池を搭載した移動体の移動時の振動等により鉛蓄電池の上面が固定部材と擦れ合うときの摩擦抵抗を小さくすることができるので、鉛蓄電池の上面が摩擦により摩耗したり、摩擦熱により変形することを抑制することができる。
【００１７】
また、前述した押接面の動摩擦係数を０．１以下にすると、鉛蓄電池の上面と固定部材の摩擦抵抗を更に小さくすることができ、鉛蓄電池の上面の変形、摩耗を抑制する効果をいっそう高くすることができる。具体的には、押接面をＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を用いて形成することができる。ここで、本発明で述べる動摩擦係数は、ＪＩＳＫ７１２５に基づいて測定した。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
＜制御弁式鉛蓄電池の作製＞
鉛にカルシウム及びスズを添加した鉛合金を用いて、
正負格子基板：縦：４００ｍｍ×横：１５０ｍｍ×厚さ：５．０ｍｍ
負極格子基板：縦：４００ｍｍ×横：１５０ｍｍ×厚さ：５．０ｍｍ
の鋳造格子基板を作製した。
【００１９】
一酸化鉛を主成分とする鉛粉にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、リグニン（負極の場合）、鉛丹（正極の場合）等を適宜混合して、水と希硫酸で混練したペースト状活物質を前述の格子基板に充填して保持させた後、熟成、乾燥して作製した正極板と負極板を、リテーナを介して交互に複数枚積層する。
尚、前述した格子基板は、エキスパンド格子基板又は打ち抜き格子基板を用いることもできる。
【００２０】
積層した正負極板の同極性極板の耳部同士をストラップで接続して極板群を構成する。この極板群を電槽へ収容し、電槽の開口部を安全弁付電槽蓋で閉塞して制御弁式鉛蓄電池を組み立て、所定量の希硫酸を主成分とする電解液を注入して電槽化成を行なう。
電槽に複数のセル室を設けるときは、各セル室内に極板群が収容され、隣接するセル室内に収容された極板群の反対極性のストラップ間を、相互に接続することにより、所定の定格電圧と定格容量を有する鉛蓄電池が構成される。また、単セル電槽のときは、複数の鉛蓄電池の端子間を、導電板を用いて並列、直列に接続し、所定の電圧、容量の組電池を構成することができる。
電槽の材質は、特に制限されるものではなく、具体的には、ポリプロピレン、ＡＢＳ、変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等を用いることができる。
（実施例１）
図１に示すように、圧延鋼材ＳＳ４００を裁断・溶接して開口部１を一側面に設けた収納容器２を作製し、極板面を設置面と平行になるように制御弁式鉛蓄電池３を二段二列に４個挿入した。高密度ポリエチレンを射出成形して、幅：４５ｍｍ、高さ：５ｍｍ、長さ：１２０ｍｍの押接面用樹脂成形体を作製し、角型鋼管（材質：ＳＳ４００、□５０×長さ１２０ｍｍ）を用いて作製した固定部材４にボルトとナットを用いて固定した。このときの固定部材４に取付けた押接面用樹脂成形体の動摩擦係数は、０．１５であった。固定部材４を蓋６にねじ止めし、蓋６の丸穴と鉛蓄電池収納容器２の長丸穴をネジ止めして固定した。このとき、固定部材４の押接面用樹脂成形体は制御弁式鉛蓄電池３の電槽蓋７に押接面５で当接している。
【００２１】
（実施例２）
ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を射出成型して作製した押接面用樹脂成形体を固定部材へ固定した以外は、実施例１と同様にして収納容器２と蓋６を固定した。このときの固定部材４に取付けた押接面用樹脂成形体の動摩擦係数は０．１０であった。
【００２２】
（比較例１）
固定部材４を直接、電槽蓋７に押接させた以外は、実施例１と同様にして収納容器２と蓋６を固定した。このときの固定部材４の動摩擦係数は０．３５であった。
【００２３】
＜振動試験＞
実施例１、２及び比較例１で作製した組電池を振動試験機に据え付けて、ＪＩＳ−Ｄ−１６０１に記載の振動試験方法（振動数：３３Ｈｚ、振動加速度：２９．４ｍ／ｓ２、振動時間が上下方向を４時間、左右方向を２時間、前後方向を２時間）を参考にし、摩擦の影響が顕著に現れると推測された上下方向の振動試験を、雰囲気温度３５℃中で４時間行った。押接面５の温度変化を測定するため、押接面５の端部から５ｍｍ離した電槽蓋７の表面に熱電対をＰＴＦＥテープで固定し、ＧＲＡＰＨＴＥＣ社製「ｍｉｎｉＬＯＧＧＥＲ  ＧＬ２００（商品名）」を用いて１分毎に温度を測定した。
【００２４】
振動試験による温度上昇の結果を図２に示す。図２は、比較例１の測定時間毎の温度を１００％としたときの、実施例１、実施例２の温度の相対値を百分率で示している。
【００２５】
＜振動試験結果＞
図２より、比較例１に対して、振動試験開始早々から実施例１及び実施例２の温度上昇を低く抑えることができた。また、振動試験開始１時間以降は、実施例１よりも動摩擦係数の低い実施例２の温度上昇がいっそう抑えられることが判る。具体的には、振動試験開始から４時間後の比較例１の電槽蓋温度：５６．５℃に対し、実施例１の電槽蓋温度：４６．６℃、実施例２の電槽蓋温度：４０．１℃であり、実施例１、２共、電槽蓋の温度上昇を抑えることができた。また、比較例１は、電槽蓋に変形が発生した。本試験は、雰囲気温度３５℃、充放電なしの条件で行ったが、実際に使用したときの雰囲気温度が本試験条件より高いと想定されるときは、電槽蓋の材質を熱変形温度の高いＡＢＳ等とするのが好ましい。
【符号の説明】
【００２６】
１  開口部
２  収納容器
３  制御弁式鉛蓄電池
４  固定部材
５  押接面
６  蓋
７  電槽蓋
８  長丸穴
９  丸孔
【図１】
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【図２】
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