(57)【要約】      （修正有）【課題】極柱の長さばらつきや、ストラップによる応力よって、ストラップが変形したり、破損することがない鉛蓄電池の提供。【解決手段】極柱５を覆う筒状の被覆部材１０を備えた鉛蓄電池１において、被覆部材を筒の長手方向に圧縮した際、前記被覆部材の筒の長手方向の寸法を減ずるよう変形する変形部１１を被覆部材に設けた鉛蓄電池。該被覆部材は端部とその近傍にテーパー部を形成し、端部から被覆部材長手中心方向に複数のスリットを形成することにより、変形部を構成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極板耳を集合溶接するストラップから導出した極柱が、蓋にインサート成型された端子ブッシングと接続されてなり、前記極柱を覆う筒状の被覆部材を備え、前記被覆部材を筒の長手方向に圧縮した際、前記被覆部材の筒の長手方向の寸法を減ずるよう変形する変形部を、前記被覆部材に設けた鉛蓄電池。
【請求項２】
前記被覆部材の前記ストラップに接する端部とその近傍において、前記端部に近接するに従い、前記被覆部材の外径及び内径を大としたテーパー部と、前記テーパー部において、前記端部から前記被覆部材の長手方向中心に向かって形成された複数のスリットとからなる変形部を備えた請求項１に記載の鉛蓄電池。
【請求項３】
前記変形部を、前記被覆部材の前記ストラップに接する側の端部に設けた請求項２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】
鉛蓄電池は、一般的に長期間にわたり充放電されて使用される中で、その使用の形態により様々な劣化現象が発生する。特に、異常使用や誤使用によって、鉛蓄電池端子間が短絡等により、想定された範囲を超える大電流で放電した場合、鉛蓄電池内部がジュール熱により異常発熱する。
【０００３】
鉛蓄電池では、その内部接続部材は、鉛もしくは鉛合金であり、他の電池系で用いられるような他の金属に比較して、その融点は極めて低い。その結果、大電流での放電により、極柱やストラップあるいは極板耳部といった各接続部で溶断を生じる可能性がある。
【０００４】
ちなみに、液式鉛蓄電池のように、ストラップや極板耳といった、電解液に浸漬した状態にある部位では、大電流放電時に各接続部で発生するジュール熱が電解液によって放熱されるため、溶断が発生しにくい状況にある。しかしながら、ストラップから電池端子間を接続する極柱は、その鉛蓄電池の構造上、その一部が電解液より露出した位置に配置することが大部分である。このような極柱の電解液から露出した部分で溶断が発生しやすい。
【０００５】
このような極柱の溶断によって、鉛蓄電池が充放電不能になることは勿論のこと、溶断によって発生したスパークが鉛蓄電池内に滞留した水素ガスに引火することによって、電池内部で水素ガスが燃焼し、この燃焼エネルギーによって、電槽や蓋に亀裂等の破損が生じる場合があった。
【０００６】
例えば、特許文献１には、極柱や棚の表面に合成樹脂塗料やガラス繊維で被覆する構成が示されている。このような構成は、極柱や棚の腐食防止を目的とするものであるが、極柱が溶断した際のスパークと電池内部の水素ガスとが隔離できるため、水素ガスの燃焼抑制といった面で有効であると考えられた。
【０００７】
本発明の発明者らは、これらの各文献に示された構成の、極柱溶断時のスパークによる水素ガスへの引火抑制効果について検証を行ってきた。
【特許文献１】特開昭５８−１６４１４５号公報
【特許文献２】特開昭６１−１２６７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の検証の結果、極柱表面に合成樹脂塗料を塗布した構成においては、極柱溶断時に塗膜が崩壊し、溶断部で生じたスパークの水素ガスへの引火が認められた。また、ガラス繊維の編み組みチューブは、スパークの水素ガスへの引火が抑制されものの、ガラス繊維を用いている関係上、チューブの強度が非常に低い。そのため、極柱への装着工程において、チューブが折損しやすく、工程の自動化は極めて困難である。そのため、チューブ装着を手作業で行わざるを得ず、生産性の観点から採用できるものではなかった。
【０００９】
また、ゴムチューブを極柱に装着する仕様についても検討したが、硫酸と接触した状態で、高温（６０℃以上）の環境下で用いられる自動車用鉛蓄電池への適用を想定した場合、ゴムチューブにクラックが生じたり、長期間の使用において形状の崩壊が発生するため、実用性のあるものではなかった。
【００１０】
硫酸と接触した状態で、高温環境下において長期間安定した素材として、鉛蓄電池の電槽や蓋に用いられている、ポリプロピレン樹脂、さらにはポリエチレン樹脂等のポリオレフィン樹脂が挙げられる。
【００１１】
これらのポリオレフィン系樹脂のチューブを極柱に装着する場合、チューブ下端は、極柱と接続したストラップ上に接することとなる。そして、チューブは、溶断時のスパークを水素ガスから隔離するという作用効果を得るために、極柱の上端から下端にわたってなるべく長い範囲を被覆することが好ましいことはいうまでもない。
【００１２】
一方、極柱の上端は、端子との接続構造もしくは、極柱と蓋との封止構造物が配置され、極柱の下端には、極板の集電耳を集合溶接するストラップが存在している。実際の鉛蓄電池製造においては、ストラップ上面の高さ位置がばらつく。また、電槽と蓋との溶着深さのばらつき等によって、電池高さばらつきが生じ、結果として極柱上端の高さ位置にもばらつきが生じるため、電池組立が終了した状態での、極柱の上端−下端間の長さ寸法にばらつきが生じていた。
【００１３】
極柱の長さ寸法が短くばらついた場合、チューブの下端がストラップを下方に押し下げることになり、常時、ストラップはチューブによって下方に押し下げる応力を受けることになる。その結果、ストラップが変形し、ストラップに接続された集電耳が変形したり、これらの変形によって電池が内部短絡するという課題があった。また、このような応力は小さく、鉛蓄電池を組み立てた当初において、ストラップに変形や破壊を生じさせるようなものでない場合においても、鉛蓄電池を長期間使用した際に生ずるストラップの腐食劣化が進行すると、結果的にストラップが変形や、著しい場合では破損するという課題があった。
【００１４】
本発明は、極柱溶断時のスパークと、電池内に滞留した水素ガスとの引火を抑制する目的で極柱に装着されたチューブ状（筒状）の被覆部体を備えた鉛蓄電池において、被覆部体にからストラップに加わる応力を低減することにより、この応力によるストラップの変形や破損を抑制することによって、信頼性に優れた鉛蓄電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、極板耳を集合溶接するストラップから導出した極柱が、蓋にインサート成型された端子ブッシングと接続されてなり、前記極柱を覆う筒状の被覆部材を備え、前記被覆部材を筒の長手方向に圧縮した際、前記被覆部材の筒の長手方向の寸法を減ずるよう変形する変形部を、前記被覆部材に設けた鉛蓄電池を示すものである。
【００１６】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の鉛蓄電池において、前記被覆部材の前記ストラップに接する端部とその近傍において、前記端部に近接するに従い、前記被覆部材の外径及び内径を大としたテーパー部と、前記テーパー部において、前記端部から前記被覆部材の長手方向中心に向かって形成された複数のスリットとからなる変形部を備えた鉛蓄電池を示すものである。
【００１７】
さらに、本発明の請求項３に係る発明は、請求項２の鉛蓄電池において、前記変形部を、前記被覆部材の前記ストラップに接する側の端部に設けるものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、極柱に装着した被覆部材の一部に長手方向に縮む変形部を設けたことにより、電池組立後における極柱長さが短くばらついた場合でも、変形部が縮むことによって被覆部材がストラップを過大な力で押し下げることがない。これによって、被覆部材によるストラップの変形や破損を抑制することができる。また、被覆部材が上下方向にがたつきのない状態で極柱に装着されるため、特に、被覆部材による溶断時のスパークの水素ガスとの引火を、より効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態による鉛蓄電池１を示す図である。本発明の鉛蓄電池１は、極板２に設けられた極板耳３を集合溶接するストラップ４から導出した極柱５が、蓋６にインサート成型された端子ブッシング７と接続されている。蓋６は、極板２、セパレータ８及び電解液（図示せず）を収納する電槽９に装着される。
【００２０】
本発明は、極柱５の下端から上端にかけて、極柱５を覆う筒状の被覆部材１０を備える。被覆部材１０は、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂といった耐酸性に優れた合成樹脂からなるものとする。
【００２１】
被覆部材１０は、その長手方向に圧縮した際、被覆部材１０の長手方向の寸法を減ずるよう変形する変形部１１を備える。鉛蓄電池１を製造する際、ストラップ４の高さや、鉛蓄電池１の高さ寸法のばらつきが不可避的に生じる。その結果として、極柱５の上端から下端までの長さもばらつくこととなる。
【００２２】
本発明では、極柱５の長さが、特にばらつきによって短くなった場合、変形部１１の変形によって、被覆部材１０の長手方向の寸法が短くなり、がたつきなく被覆部材１０が極柱５に装着できる。
【００２３】
また、変形部１１が変形するため、被覆部材１０からストラップ４に加わる応力が緩和されるため、ストラップ４の変形が抑制される。
【００２４】
図２は、図１に示した被覆部材１０を示す図である。本実施形態における被覆部材１０は、ストラップ４と接する下端に、変形部１１を設けた例を示している。変形部１１構造の好ましい形態としては、被覆部材１０の一端である、端部１０ａ（図１の例では、下端）とその近傍に、端部１０ａに近接するに従い、被覆部材１０の外径及び内径を大としたテーパー部１１ａが形成される。
【００２５】
テーパー部１１ａには、端部１０ａから、被覆部材１０の長手方向中心に向かって複数のスリット１１ｂが形成される。テーパー部１１ａと、これに設けたスリット１１ｂから変形部１１が構成される。
【００２６】
テーパー部１１ａには、スリット１１ｂが設けられているために、テーパー部１１ａが筒の外側に広がるよう変形することによって、長手方向の寸法が、極柱５の上端から下端間の寸法ばらつきに対応して、変形部１１が、製造ばらつきによる極柱５の長さばらつきを吸収する。
【００２７】
被覆部材１０が長手方向に圧縮されることによって、変形部１１においては、テーパー部１１ａが弾性変形もしくは塑性変形を受ける。テーパー部１１ａの肉厚をより薄くすることにより、弾性変形時もしくは塑性変形時に被覆部材１０がストラップ４におよぼす応力を低下させることができる。変形部１１は、塑性変形や弾性変形を受けた状態で、高温で硫酸に浸漬された過酷な環境下に置かれるが、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂はこのような環境下においても、被覆部材１０のクラックや、テーパー部１１ａの破損が抑制されるため、被覆部材１０の素材として非常に好ましい。特に、ポリプロピレンとポリエチレンのコポリマーは、変形によってその内部にマイクロボイドという微小な空孔を生じるものの、変形した部分の強度低下は殆ど見られないため好ましい。
【００２８】
なお、本実施形態における変形部１１は、スリット１１ｂを有しているため、このスリット１１ｂを電解液中に配置することにより、このスリット１１ｂを介した極柱５溶断時のスパークと、電槽９のデッドスペース内に滞留した水素ガスへの引火を抑制できるため、好ましい。
【００２９】
また、図１及び図２に示した変形部１１を端子ブッシング７側に配置する、すなわち、スリット１１ｂを電解液から露出した位置に配置すると、スパークの発生部位と、電槽９のデッドスペースとの間に、スパークの伝播経路が形成される可能性があるため、スリット１１ｂを有した変形部１１を採用する場合、変形部１１を電解液内に位置するよう、ストラップ４側に配置することがより好ましい。また、このためにも、電槽９の外壁に形成する、電解液面の下端を示す最低液面線（図示せず）をスリット１１ｂの上端より上方の位置に設定することが好ましい。
【００３０】
図１及び図２に示した被覆部材１０に替えて、図３に示した被覆部材１２を用いることも可能である。被覆部材１２も、前記した被覆部材１０と同様、極柱５を収納する筒形状を有しているが、その両端間の任意の位置に蛇腹形状を形成し、これを変形部１３とする。このように形成された変形部１３は、前述の変形部１１と同様、電池組立後の極柱５の長さばらつきが生じた場合においても、変形部１１が長さ方向に変形することによって、極柱５にがたつきなく、被覆部材１２が装着される。また、変形部１３が応力を緩和するため、ストラップ４に過大な応力が加わることがなく、ストラップ４の変形や破損を防止することができる。
【００３１】
本発明の鉛蓄電池は、前述した被覆部材１０及び被覆部材１２を極柱５に装着することによって、極柱溶断時のスパークによる電槽９内に滞留した水素ガスへの引火が顕著に抑制され、この引火による、電槽９や蓋６の破損が抑制された鉛蓄電池を提供できる。さらに、本発明では、製造ばらつきによって、電池組立後の極柱５の長さが、被覆部材１０（もしくは被覆部材１２）に設けた変形部１１（もしくは変形部１３）が縮む。これによって、被覆部材１０及び被覆部材１２が、ストラップ４を過大な応力で押し下げることがないため、ストラップ４の変形や破損を顕著に抑制することができる。
【００３２】
特に、図１及び図２に示した被覆部材１０は、被覆部材１２とは異なり、テーパー部１１ａが被覆部材１０を極柱５に装着する工程での装着用ガイドとしての機能も有するため、この装着工程での自動化が極めて容易であり、最も好ましい。
【００３３】
なお、被覆部材１０及び被覆部材１２ともに、その内径を収納する極柱５の外径よりも大とし、被覆部材１０及び被覆部材１２と極柱５との間に隙間を形成する。これは極柱５が過電流により発熱した際、過電流が流れることによって極柱５より生じた溶融鉛を下方に流出させ、極柱５の溶断を被覆部材１０及び被覆部材１２内で発生させ、かつ過大電流を遮断することができる。溶融鉛が流出するために十分な隙間を被覆部材１０及び被覆部材１２と極柱５間に配置する。
【００３４】
一方、このような間隙がないか、もしくは過小である場合、極柱５が溶融しても、溶融鉛として流出しないため、溶断が生じず、過大電流が流れるため電池が異常加熱する原因となる。また結果として、被覆部材１０及び被覆部材１２内での溶融鉛の滞留時間が長くなると、この熱によって被覆部材１０及び被覆部材１２が軟化し、破損してしまう。
【００３５】
さらに破損箇所から溶融鉛が流出した場合、この破損箇所で極柱５の電気的接続が遮断される。このような場合、破損箇所でスパークが発生し、これが電槽９内に滞留した水素ガスに引火する可能性がある。したがって、極柱５の外周と被覆部材１０及び被覆部材１２の内周間には、溶融鉛が下方に落下し、流出する程度の隙間を形成する。
【００３６】
なお、被覆部材１０及び被覆部材１２の長さは、極柱のばらつき最大値よりもさらに長い寸法を確保しておく。これにより、変形部１１及び変形部１３は、常に長さ方向に圧縮されるため、被覆部材１０と被覆部材１２と極柱５とのがたつき、すなわち隙間の発生を防止できるため、被覆部材１０及び被覆部材１２の内側で生じたスパークの、電槽９内のデッドスパースへの伝播を抑制する上で最も好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、鉛蓄電池において、極柱溶断時のスパークの水素ガスへの引火による電槽や蓋の破損を抑制するものであり、始動用鉛蓄電池を始めとして、内部接続用の極柱を備えた様々な用途の鉛蓄電池に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の鉛蓄電池を示す断面図
【図２】被覆部材を示す図
【図３】他の被覆部材を示す図
【符号の説明】
【００３９】
１      鉛蓄電池
２      極板
３      極板耳
４      ストラップ
５      極柱
６      蓋
７      端子ブッシング
８      セパレータ
９      電槽
１０    被覆部材
１０ａ  端部
１１    変形部
１１ａ  テーパー部
１１ｂ  スリット
１２    被覆部材
１３    変形部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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