(57)【要約】【課題】集電体にペーストを充填した際に、ペースト中に塊が生成されるのを防ぐことができるようにした鉛蓄電池用ペースト充填装置を提供する。【解決手段】鉛蓄電池用極板の集電体２を通過させる集電体通路を内部に有するペースト充填ボックス１に集電体とペーストとを供給して、集電体にペーストを充填するペースト充填装置において、集電体２にペーストを供給するペースト供給管路６の途中に、一定サイズ以上のペーストの粒子の通過を阻止するフィルタ８Ｂを配置し、一定サイズ以上のペーストがペースト充填ボックス１に供給されないようにした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛蓄電池用極板の集電体を通過させる集電体通路を内部に有するペースト充填ボックスに集電体とペーストとを供給して、集電体にペーストを充填する鉛蓄電池用ペースト充填装置において、
前記集電体にペーストを供給するペースト供給管路の途中に、一定サイズ以上のペーストの粒子の通過を阻止するフィルタを配置したことを特徴とする鉛蓄電池用ペースト充填装置。
【請求項２】
鉛蓄電池用極板の集電体を通過させる集電体通路を内部に有するペースト充填ボックスと、前記集電体に充填するペーストを収容したペーストホッパーと、前記ペーストホッパーから供給されるペーストを圧送するポンプと、前記ポンプから送出されるペーストを前記ペースト充填ボックス内に供給するペースト供給管路と、前記ペースト充填ボックス内で生じた余剰のペーストを前記ペーストホッパーに戻すペースト帰還用管路とを備え、前記ペースト充填ボックス内に供給されたペーストを前記集電体通路を通過する集電体に充填する鉛蓄電池用ペースト充填装置において、
前記ペースト供給管路の途中に、一定サイズ以上のペーストの粒子の通過を阻止するフィルタを配置したことを特徴とする鉛蓄電池用ペースト充填装置。
【請求項３】
前記フィルタとペースト充填ボックスとの間にペーストの流量を計測する流量計が配置され、前記流量計により計測されたペーストの流量を一定に保つように前記ポンプの出力が調整されるように構成されている請求項２に記載の鉛蓄電池用ペースト充填装置。
【請求項４】
前記フィルタは、鉛蓄電池を構成する際に用いられるセパレータの厚さの１／２を超える粒径を有する粒子の通過を阻止する大きさの目開きを有する網からなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の鉛蓄電池用ペースト充填装置。
【請求項５】
前記フィルタは着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載の鉛蓄電池用ペースト充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池に用いる極板の集電体にペーストを充填する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、鉛蓄電池は、正極板及び負極板をセパレータを介して対向させた極板群を電解液とともに電槽内に収容した構造を有する。鉛蓄電池用の正極板及び負極板は、集電体にペースト（活物質）を充填することにより製造される。
【０００３】
鉛蓄電池の正極板及び負極板を製造する際に集電体にペーストを充填する装置として、特許文献１に示されているように、ペースト充填ボックスにペーストと集電体とを供給して、ペースト充填ボックス内で集電体にペーストを充電するようにしたものが用いられている。この種のペースト充填装置は、鉛蓄電池用極板の集電体を通過させる集電体通路を内部に有するペースト充填ボックスと、集電体に充填するペーストを収容したペーストホッパーと、ペーストホッパーから供給されるペーストを圧送するポンプと、ポンプから送出されるペーストをペースト充填ボックス内に供給するペースト供給管路と、ペースト充填ボックス内で生じた余剰のペーストをペーストホッパーに戻すペースト帰還用管路とを備えていて、ペースト充填ボックス内に供給されたペーストを集電体通路を通過する集電体に充填するようになっている。このペースト充填装置では、ペーストホッパー→ポンプ→ペースト供給管路→ペースト充填ボックス→ペースト帰還用管路→ペーストホッパーの経路でペーストが循環する。
【０００４】
この種のペースト充填装置によれば、ペーストホッパーからローラにより押し出したペーストを集電体に充填するようにしたペースト充填装置を用いた場合に比べて、ペーストの充填量や充填厚さのばらつきが少ない極板を得ることができる。
【特許文献１】特開平６−１６３０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ペースト充填ボックスを用いたペースト充填装置では、ペーストが循環する過程で生じるペースト中の水分量の変化や、ペーストを集電体に充填する際に行われるペーストの加圧により、ペースト中に塊が生成されることがある。
【０００６】
鉛蓄電池用極板に塗布されたペースト中に塊が存在した場合、極板群が外部より加圧された際に、ペーストの塊によりセパレータが局部的に薄くなる等の損傷を受けて電池寿命が短くなったり、放置時にセパレータに孔があいて、正極板と負極板との間で短絡が生じたりすることがある。そのため、鉛蓄電池においては、正極板及び負極板にペーストの塊を極力存在させないようにすることが必要である。特に加圧式の鉛蓄電池では、極板にペーストの塊を存在させないようにすることが重要である。
【０００７】
本発明の目的は、集電体にペーストを充填した際に、ペースト中に塊が生成されないようにして、電池の寿命性能の向上と、極板間短絡の発生の防止とを図ることができるようにした鉛蓄電池用ペースト充填装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、鉛蓄電池用極板の集電体を通過させる集電体通路を内部に有するペースト充填ボックスに集電体とペーストとを供給して、集電体にペーストを充填する鉛蓄電池用ペースト充填装置を対象とする。
【０００９】
本発明においては、集電体にペーストを供給するペースト供給管路の途中に、一定サイズ以上のペーストの粒子の通過を阻止するフィルタを配置した。
【００１０】
上記のように、集電体にペーストを供給するペースト供給管路の途中に、一定サイズ以上のペーストの粒子の通過を阻止するフィルタを配置しておくと、集電体に充填されるペースト中に塊が生成されるのを防ぐことができるため、ペーストの塊が含まれた極板が製造されるのを防ぐことができ、ペーストの塊の存在によりセパレータが損傷して電池寿命が短くなったり、電池を放置した際にセパレータに孔があいて極板間短絡が発生したりするのを防ぐことができる。
【００１１】
本発明の好ましい態様では、鉛蓄電池用ペースト充填装置が、鉛蓄電池用極板の集電体を通過させる集電体通路を内部に有するペースト充填ボックスと、集電体に充填するペーストを収容したペーストホッパーと、ペーストホッパーから供給されるペーストを圧送するポンプと、ポンプから送出されるペーストをペースト充填ボックス内に供給するペースト供給管路と、ペースト充填ボックス内で生じた余剰のペーストをペーストホッパーに戻すペースト帰還用管路とを備えていて、ペースト充填ボックス内に供給されたペーストを集電体通路を通過する集電体に充填するように構成される。この場合も、ペースト供給管路の途中に、一定サイズ以上のペーストの粒子の通過を阻止するフィルタを配置することにより、集電体に充填されるペースト中に塊が生成されるのを防ぐことができ、ペーストの塊が含まれた極板が製造されるのを防ぐことができる。
【００１２】
上記のように構成する場合、フィルタとペースト充填ボックスとの間にペーストの流量を計測する流量計を配置して、流量計により計測されたペーストの流量を一定に保つようにポンプの出力を調整するのが好ましい。
【００１３】
このように構成しておくと、ペースト供給管路の途中に配置したフィルタの目が詰まるに従ってポンプの出力が高くなっていく。従って、ポンプの出力からフィルタの目のつまり具合を判断することができ、ポンプの出力が設定値に達したときにフィルタを交換するようにすれば、フィルタの目が詰まりすぎた状態になる前の適当な時期にフィルタの交換を行うことができる。
【００１４】
上記のフィルタは、一定サイズ以上のペーストの粒子の通過を阻止する大きさの目開きを有する網により構成することができる。フィルタを構成する網としては、鉛蓄電池を構成する際に用いられるセパレータの厚さの１／２を超える粒径を有する粒子の通過を阻止する大きさの目開きを有する網を用いるのが好ましい。
【００１５】
上記の網は取り着脱可能に設けるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、集電体にペーストを供給するペースト供給管路の途中に、一定サイズ以上のペーストの粒子の通過を阻止するフィルタを配置したので、集電体に充填されるペースト中に塊が生成されるのを防ぐことができる。従って、ペーストの塊が含まれた極板が製造されるのを防ぐことができ、ペーストの塊の存在によりセパレータが損傷して電池寿命が短くなったり、電池を放置した際にセパレータに孔があいて極板間短絡が発生したりするのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の好ましい実施形態を示したもので、同図において、１は、鉛蓄電池用極板の集電体が多数個連なった構造を有する連続集電体２を通過させる集電体通路１ａを内部に有するペースト充填ボックスである。ペースト充填ボックス１は、連続集電体２に充填するペーストを受け入れるペースト受入れ口１１ｂと、余剰のペーストを排出するペースト排出口１ｃとを有していて、ペースト受入れ口１１ｂから受け入れたペーストを集電体通路１ａを通過する連続集電体２に充填し、集電体に充填されなかった余剰のペーストをペースト排出口１１ｃから排出する。この種のペースト充填装置は、特許文献１に示されているように既に公知である。
【００１８】
３は連続集電体２を搬送する搬送装置で、この搬送装置は、連続集電体２をペースト充填ボックス１の集電体通路１ａ内に搬入する搬入装置３Ａと、ペースト充填ボックス１内でペーストが充填された集電体を搬出する搬出装置３Ｂとからなっている。
【００１９】
４は連続集電体２に充填するペーストを収容したペーストホッパー、５はペーストホッパー４から供給されるペーストを圧送するポンプ、６はポンプ５から送出されるペーストをペースト充填ボックス１内に供給するペースト供給管路、７はペースト充填ボックス１内で生じた余剰のペーストをペーストホッパー４に戻すペースト帰還用管路である。
【００２０】
本発明においては、ペースト供給管路６の途中に、一定サイズ以上のペーストの粒子の通過を阻止するフィルタ装置８が挿入され、フィルタ装置８とペースト充填ボックス１との間に位置させて、ペースト供給管路６の途中に、ペースト供給管路６を流れるペーストの流量を計測する流量計９が挿入されている。
【００２１】
図１に示したペースト充填装置においては、ホッパ４とポンプ５とを接続する管路６Ａと、ポンプ５をフィルタ装置８との間を接続する管路６Ｂと、フィルタ装置８と流量計９との間を接続する管路６Ｃと、流量計９とペースト充填装置１とを接続する管路６Ｄとにより、ペースト供給管路６が構成されている。
【００２２】
図示のフィルタ装置８は、ペースト供給管路６の一部をなすように管路６の途中に挿入されたフィルタ収納ボックス８Ａと、フィルタ収納ボックス８Ａ内に収納されたフィルタ８Ｂとからなっている。フィルタ８Ｂは、一定サイズのペーストの粒子の通過を阻止する機能を有するものであればよいが、本実施形態では、このフィルタ８Ｂが、一定サイズのペーストの粒子の通過を阻止する目開きを有する網により構成されている。
【００２３】
フィルタ８Ｂは、フィルタ収納ボックス８Ａ内を、ポンプ５に至る管路につながる入口側の室と流量計９に至る管路につながる出口側の室とに仕切るように配置されて、一定サイズ以上のペーストの粒子の通過を阻止する。フィルタ収納ボックス８Ａは、着脱自在な蓋を側面に有していて、この蓋を外した状態でフィルタ収納ボックス８Ａ内へのフィルタ８Ｂの着脱を行うことができるようになっている。
【００２４】
本実施形態では更に、流量計９により計測されたペーストの流量を設定値に保つようにポンプ５を制御するポンプ制御装置１０が設けられている。ポンプ制御装置１０は、流量計９により計測されるペーストの流量とペースト流量の設定値との偏差を演算して、演算した偏差をゼロにするようにポンプ５の出力を制御する。
【００２５】
ペーストの流量の設定値は、ペースト充填ボックス１内で集電体２へのペーストの充填を良好に行わせるのに適した値に設定する。このペースト流量の設定値は、実験的に決定する。
【００２６】
ポンプ制御装置１０はまた、ポンプ５の出力が設定値以上になったときに、フィルタ８Ｂの交換時期が到来したことを示す警報を発生するように構成されている。ポンプ５の出力は、例えば、ポンプ５を駆動するモータの駆動電流から求めることができる。ポンプ５の出力の設定値は、フィルタ８Ｂの目詰まりが限界に達したときのポンプの出力に等しく設定しておく。
【実施例１】
【００２７】
酸化度が７０％の鉛粉と希硫酸とを混練して作成した正極活物質ペーストを、図１のペースト充填装置のホッパー４内に移した後、ポンプ５を運転して、ホッパー４→管路６Ａ→ポンプ５→管路６Ｂ→フィルタ８Ｂ→管路６Ｃ→流量計９→管路６Ｄ→ペースト充填装置１→管路７→ホッパー４の径路でペーストを一定時間循環させることにより、ペーストの性状を均一化した。ペーストを循環させる際には、ポンプ制御装置１０により、ペーストの流量を一定に保つようにポンプ５の出力を制御した。本実施例では、線径が0.2mmのＳＵＳ３１６製の線材により作成した網をフィルタ８Ｂとして用いた。目開きの形状を正方形として、種々の目開きを有する網を用意し、それぞれの網をフィルタ８Ｂとして用いて、集電体にペーストを充填した。ペースト供給管路６及びペースト帰還用管路７を構成する配管としては、内径が3cmの断面が円形の管を使用した。集電体としては、厚さ0.7mmの鉛合金箔を打ち抜いて作成した幅80mm×長さ600mmのものを用意し、この集電体にペーストを充填して正極板を作成した。
【００２８】
負極活物質ペーストは、酸化度70%の鉛粉に少量の炭素粉末と、リグニンと、バリウム化合物とを添加したものに希硫酸を加えて混練することにより作成し、この負極活物質ペーストを正極板で用いたものと同様の集電体に充填して、負極板を作成した。
【００２９】
実験では、目開きを0.1mm，0.2mm，0.3mm，0.4mm，0.5mm，0.6mm及び0.7mmとした７種類のフィルタ（網）を用意して、それぞれのフィルタを用いて集電体にペーストを充填して正極板及び負極板を作成した。そして、セパレータとして、厚み（厚みの平均値）が0.6mmのものと、厚みが0.8mmのものとの２種類を用意し、目開きを0.1mm，0.2mm，0.3mm，0.4mm，0.5mm及び0.6mmとした網をフィルタとして用いてペーストを充填して得た６種類の正極板及び負極板のそれぞれを厚みが0.6mmのセパレータと組み合わせて（正極板と負極板との間にセパレータを介在させて）構成した極板群を電解液とともに電槽内に収容して６種類の単電池のサンプルを作成した。
【００３０】
また、目開きを0.2mm，0.3mm，0.4mm，0.5mm，0.6mm及び0.7mmとした網をフィルタとして用いてペーストを充填して得た６種類の正極板及び負極板のそれぞれを厚みが0.8mmのセパレータと組み合わせて構成した極板群を電解液とともに電槽内に収容して６種類の単電池のサンプルを作成した。サンプルは、条件が同じもの（網の目開き及びセパレータの厚みが同じもの）を３０個ずつ作成した。
【００３１】
なおここで網の目開きとは、網の目の差し渡し寸法のうち、通過させ得る粒子の最大径を決める部分の差し渡し寸法（差し渡し寸法の最小値）を意味する。網目が円形である場合、目開きはその直径であり、網目が正多角形である場合、目開きはその内接円の直径である。
【００３２】
厚みが0.6mmのセパレータを用いて構成した各単電池を容量の９０％まで放電させた後、放置した場合の極板間短絡の発生の有無を確認した結果を図２に示し、厚みが0.8mmのセパレータを用いて構成した各単電池を容量の９０％まで放電させた後、放置した場合の極板間短絡の発生の有無を確認した結果を図３に示した。図２及び図３において、横軸は、目開きａ［mm］のセパレータの厚みｄ［mm］に対する比率（ａ／ｄ）を示し、縦軸は試験に供した単電池を９０％放電させた後、一定期間（２４時間）放置した時点で極板間短絡が生じていたサンプルの個数である。
【００３３】
図２及び図３から明らかなように、セパレータの厚みが0.6mmの場合も、0.8mmの場合も、網の目開き［mm］のセパレータの厚み［mm］に対する比率が0.5mmを超えると極板間短絡が生じたが、網の目開き［mm］のセパレータの厚み［mm］に対する比率が0.5mm以下（１／２以下）である場合には、極板間短絡が生じなかった。
【００３４】
上記の結果から、ペースト供給管路の途中に挿入するフィルタとしては、鉛蓄電池を構成する際に用いるセパレータの厚さの１／２を超える粒径を有する粒子の通過を阻止する目開きを有する網を用いることが好ましいことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係わるペースト充填装置の構成を概略的に示した構成図である。
【図２】本発明の効果を確認するために行った試験の結果の一例を示したグラフである。
【図３】本発明の効果を確認するために行った試験の結果の他の例を示したグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１  ペースト充填ボックス
２  集電体
４  ペーストホッパ
５  ポンプ
６  ペースト供給管路
７  ペースト帰還用管路
９  流量計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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