(57)【要約】【課題】鉛蓄電池の電槽と蓋との熱溶着部の信頼性を向上すること。【解決手段】極板群を収納する電槽の開口部に蓋を熱溶着して接合した鉛蓄電池において、電槽及び蓋の一方の外周に設けた先端部が他方の外周に設けられた溝部に嵌合し、溝部と先端部の間に発熱体を配置する。この発熱体は、電槽と蓋とを溶着した状態で、電池外面に露出しないよう配置される。なお、発熱体は高周波誘導加熱により発熱させ、発熱体に生じた渦電流によるジュール熱によって先端部と溝部とを溶融することによって、電槽と蓋とを熱溶着する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極板群を収納する電槽の開口部に蓋を熱溶着して接合した鉛蓄電池において、前記電槽及び前記蓋の一方の外周に設けた先端部が他方の外周に設けられた溝部に嵌合し、前記溝部と前記先端部の間に、発熱体を、前記電槽と前記蓋とを溶着した状態で、前記電槽及び前記蓋の外面に露出しないよう配置し、前記発熱体を高周波誘導加熱により発熱させて前記先端部と前記溝部とを溶融することによって、前記電槽と前記蓋とを熱溶着する鉛蓄電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の鉛蓄電池の製造方法による鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池の製造方法及び鉛蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池の外装としての電槽や蓋は、ポリプロピレン系樹脂やＡＢＳ樹脂、ノリル樹脂等の合成樹脂が使用されている。特に、始動用鉛蓄電池や、大型の産業用鉛蓄電池では、比較的安価であり、機械的強度も高いことからポリプロピレン系樹脂が主に使用されている。
【０００３】
ポリプロピレン系樹脂は、ＡＢＳ樹脂やノリル樹脂とは異なり、接着剤との親和性が低い。したがって、ポリプロピレン系樹脂の電槽と蓋とを接合するにあたり、接合表面を予めフレーム処理やプラズマ処理を施し、接着剤との親和性を高めておくことが必要である。
【０００４】
また、ポリプロピレン系樹脂は、熱可塑性樹脂であることから、特に、低価格が要求される始動用鉛蓄電池では、電槽と蓋との接合を熱溶着で行うことが主流となっている。電槽と蓋との熱溶着方法としては、特許文献１に示されたように、加熱した熱板に、電槽と蓋の接合面を接触させて、一部を軟化させた状態で、電槽と蓋とを嵌合してこれらを圧接することによるものである。
【０００５】
熱板を用いた電槽と蓋との熱溶着は、比較的簡便な設備で行うことができ、始動用鉛蓄電池では、主流になっている。しかしながら、熱板が溶融した樹脂で汚染されること、また熱板における温度ばらつきや、熱板と電槽及び蓋との接触度合いばらつきによって、熱溶着強度がばらついたり、電槽と蓋の気密性が低下するという課題があった。
【０００６】
熱可塑性樹脂同士の熱溶着の他の方法として、例えば特許文献２には、例えば被接合部材１に部材２を接合する際に、図１に示したように、被接合部材１に溝部１ａを形成し、部材２側に，この溝部１ａ内に嵌合する先端部２ａを設ける。溝部１ａ内には、通電によって発熱する発熱３が収納されている。
【０００７】
発熱体３に外部から電流を供給可能とするよう、例えば、図２に示したように、発熱体の端部３ａ，３ｂを溝部１ａから小孔１ｂを介して、被接合部材１の底部に発熱体３の端部３ａ，３ｂを露出した位置に配置する。
【０００８】
溝部１ａに先端部２ａを嵌め合わせることによって、被接合部材１と部材２とを組み合わせ、端部３ａ，３ｂを通電用端子４ａ，４ｂを圧接し、通電用端子４ａ，４ｂ間に接続した通電用電源（図示せず）から発熱体３に通電するとともに、被接合部材１と部材２とを適切な圧力で互いに圧接する。
【０００９】
発熱体３の端部３ａ，３ｂ間に通電することによって、ジュール熱によって発熱体３を発熱させることによって、発熱体３周囲の溝部１ａ及び先端部２ａを溶融し、被接合部材１と部材２とを熱溶着する。
【００１０】
特許文献２で示された熱溶着方法は、熱板を用いた従来の熱溶着方法に比較して、溶着部の厚みを同一とした場合、２０％〜５０％程度、熱溶着強度も高いという利点がある。
【特許文献１】特開２００２−１７０５３０号公報
【特許文献２】特開２０００−６２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献２に示された熱溶着方法を鉛蓄電池の電槽と蓋との接合に適用することにより、電槽と蓋との接合部の溶着強度を高めることができるものの、電池外部から発熱体３に電流を供給するために、発熱体３の端部３ａ，３ｂを電池外部に露出させる必要がある。
【００１２】
鉛蓄電池は、組立後、内部に希硫酸電解液を注液し、化成充電することとなるが、注液時や充電時に硫酸の飛沫が電槽や蓋に付着する。また、電池をメンテナンスする際に、電池の補水作業を行ったり、補充電作業を行うこともあり、電槽や蓋に希硫酸電解液が付着することもあった。
【００１３】
一方、発熱体として鉄線や銅線といった金属線が使用されるが、電池外装に露出した発熱体の端部が希硫酸と接触して腐食し、発熱体の電槽と蓋内部に埋設された部分にまで腐食が進行する場合があった。このような腐食は、電槽と蓋との溶着部内で進行するため、電槽と蓋との溶着強度が低下する場合があった。
【００１４】
また、発熱体と通電用電源との接続は、発熱体の両端と通電用端子との接触で行われるため、発熱体と通電用端子間の接触状態によっては接触抵抗がばらつく。特に、接触抵抗が過大になると、発熱体と通電用端子の接触部で発熱し、この部分の電槽及び蓋が過熱される、発熱体の周囲に空孔が生じて溶着強度が低下していた。
【００１５】
また、電槽内部が隔壁によって複数のセル室に区画されている場合、この隔壁と蓋とを熱溶着するため、発熱体を隔壁上にも配置する必要がある。すなわち、電槽の外壁上に配置する発熱体、及び隔壁上に配置する両方の発熱体が必要となり、結果として、複数本の発熱体を複数の通電系統に分割して配置する必要から、構造的にも複雑なものとなっていた。
【００１６】
本発明は、より簡便な構成によって、前記したような、発熱体の希硫酸電解液による腐食や、発熱体と通電用端子との接触状態のばらつきによる電槽と蓋の溶着強度の低下を抑制し、鉛蓄電池における電槽と蓋の熱溶着部の信頼性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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、極板群を収納する電槽の開口部に蓋を熱溶着して接合した鉛蓄電池において、前記電槽及び前記蓋の一方の外周に設けた先端部が他方の外周に設けられた溝部に嵌合し、前記溝部と前記先端部の間に、発熱体を、前記電槽と前記蓋とを溶着した状態で、前記電槽及び前記蓋の外面に露出しないよう配置し、前記発熱体を高周波誘導加熱により発熱させて前記先端部と前記溝部とを溶融することによって、前記電槽と前記蓋とを熱溶着する鉛蓄電池の製造方法を示すものである。また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の製造方法による鉛蓄電池を示すものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発熱体を非接触の高周波誘導加熱によって発熱させ、電槽と蓋との熱溶着を行うので、発熱体を電池外部に露出させる必要ない。したがって、希硫酸電解と発熱体の接触を回避することができる。その結果、発熱体の希硫酸による腐食を抑制することができる。また、発熱体に外部電源から通電するものではないので、発熱体と外部電源間の接触抵抗のばらつきによる、溶着強度の低下現象を回避でき、電槽と蓋との熱溶着部の信頼性に優れた鉛蓄電池を得ることができる。また、従来の、通電によるものとは異なり、発熱体は電気的に連続している必要なく、発熱体配置の設計自由度が高く、発熱体の構造をより簡便なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態を説明する。本発明の鉛蓄電池の製造方法を適用する電槽１１は、図３にその一例を示したように、外壁１１ａで囲まれた電槽１１内が隔壁１１ｂによってセル室１１ｃに分割されている。外壁１１ａの端部には、後述する蓋２１に嵌合する先端部１１ｄが形成されている。また、電槽１１は蓋２１と熱溶着するため、ポリプロピレン系樹脂等の熱可塑性樹脂で構成されている。
【００２０】
図４は、電槽１１と装着される蓋２１を示す図である。蓋２１も、電槽１１と熱溶着するため、電槽１１と同様、ポリプロピレン系樹脂等の熱可塑性樹脂で構成されている。蓋２１には、電槽１１に装着した際に、先端部１１ｄ及び隔壁１１ｂを受容するための溝部２１ａが設けられている。溝部２１ａ内には、発熱体２２が配置される。発熱体２２は、鉄やニッケル等、強磁性体のものを用いる。
【００２１】
図５（ａ）は、本発明の鉛蓄電池の製造方法において、電槽１１を発熱体２２を介して蓋２１を装着した状態を示す断面図である。なお、便宜上、蓋２１を下側とした状態、すなわち、電池として上下反転状態で配置した状態を示している。
【００２２】
この状態で、電池外側の発熱体２２に近接した位置に配置された加熱コイル２３に高周波の交流電流を通電することにより、加熱コイルに磁界を発生させ、この磁界（変化）によって、発熱体２２内に渦電流を発生させる。渦電流によって発熱体２２はジュール熱を発生する。このジュール熱によって、先端部１１ｄと溝部２１ａを溶融し、電槽１１と蓋２１とを圧接する。加熱コイル２３への交流電流を遮断し、図５（ｂ）に示したように、溶融部を冷却して電槽１１と蓋２１との熱溶着を終了させる。
【００２３】
なお、本実施形態では、電槽１１内に収納する極板群の構成について特に制限を設ける必要はなく電槽１１と蓋２１との熱溶着前に、従来から知られている極板群を、電槽１１内に収納し、セル間溶接を完了させておくこと、さらには極板群からの端子の導出構造についても、従来の鉛蓄電池と変わるところはない。
【００２４】
発熱体２２としては、図６（ａ）に示したように、外壁１１ａに対応した枠２２ａと隔壁１１ｂに対応した部分２２ｂが一体となったものを用いることができる。発熱体２２は渦電流によって各部が発熱するため、連続したものである必要はなく、図６（ｂ）に示したように、枠２２ａと部分２２ｂが分割された、非連続な発熱体２２´を用いてもよい。
【００２５】
発熱体２２，２２´は、電池外部から通電されるものでないため、電流の入出力部を設ける必要がない。したがって、発熱体２２，２２´のすべてが溝部２１ａ内に収納される形状とする。電槽１１と蓋２１との熱溶着完了後は、発熱体２２，２２´は、電槽１１と蓋２１との溶着部内に埋設された状態となり、電池外部に露出しないため、発熱体２２，２２´と希硫酸電解液とが接触することによる不具合を抑制することができる。
【００２６】
また、発熱体２２，２２´は、電流の入出力部がなく、高周波誘導加熱によって非接触で発熱するため、電流の入出力部と、外部の通電用電源との間の接触抵抗のばらつきによって発生する、溶着不足や過剰な溶着による溶着部の強度低下という問題を回避することができる。
【００２７】
また、特許文献２に示されたような、外部電源から発熱体に電流を供給する構成では、例えば、単セル電池であれば、図７（ａ）に示したように、蓋３１の周囲を一周するよう発熱体３２を配置すればよいので、各部の発熱量のばらつきは小さく、熱溶着強度の部位毎のばらつきが抑制される。
【００２８】
しかしながら、電槽内が隔壁によってセル室に区画されている場合、対応する蓋の隔壁上にも発熱体を配置する必要が生じる。この場合、発熱体同士が重なる配置は電流が分流し、部位毎の発熱量に差が生じるため採用できない。したがって、一例としては、電槽内が６個のセル室が列状に配置されている場合、図７（ｂ）に示したように、蓋４１に複数の発熱体４２，４２´を互いに交差せずに配置する必要がある。また、それぞれに通電を行う必要がありことから、発熱体４２，４２´を個別に通電用電源を接続するか、発熱体４２，４２´同士を蓋４１の外部で直列接続する必要がある。いずれにせよ、従来例では、発熱体４２，４２´の蓋４１外部への引き出し構造を含め、構造が複雑となる。
【００２９】
一方、本発明では、発熱体２２，２２´は互いに交差していてもよく、また、途中で断絶があってもよい。したがって、図６（ａ）に示したような一体化された発熱体２２を用いることができ、従来のものに比較して構成もより簡便である。また、図６（ｂ）で示したような分割された発熱体２２´を用いた場合であっても、発熱体２２´を構成する枠２２ａと部分２２ｂとを外部接続する必要がなく、また、交流電源も単一でよいので生産設備もより簡略化することができる。
【００３０】
本発明では、発熱体２２，２２´を高周波誘導加熱によって発熱させ、発熱体周囲の樹脂を均一に溶かしながら加圧することで、電槽１１と蓋２１とが、高い溶着強度で均一に溶着可能となる。
【００３１】
なお、図４及び図５（ａ）に示した例では、蓋２１側に発熱体２２，２２´を配置した構成を述べたが、溝部２１ａを電槽１１の外壁１１ａ側に設けて、この中に発熱体２２，２２´を配置してもよい。この場合、蓋２１に、溝部２１ａに嵌合する先端部１１ｄを設けることとなる。
【００３２】
本実施形態において、発熱体２２，２２´を電槽１１及び蓋２１とは別部品とし、蓋２１あるいは電槽１１に発熱体２２，２２´を載置する例を示したが、蓋２１あるいは電槽１１と発熱体２２，２２´とをインサート成型により一体化しておくことも可能であり、電池組立工程における発熱体２２，２２´の電槽１１もしくは蓋２１への装着工程が省略でき、生産性向上の面で好ましい。
【００３３】
本発明の鉛蓄電池の製造方法及び鉛蓄電池は、開放液式及び制御弁式のいずれの鉛蓄電池でも適用可能である。なお、本実施形態では、開放液式の鉛蓄電池における排気構造、及び制御弁式鉛蓄電池における制御弁構造を示していないが、これらの構造は、従来より知られている排気栓や制御弁を例えば蓋２１に配置すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、電槽と蓋とが熱可塑性樹脂で構成され、両者を熱溶着により接合する鉛蓄電池に適用できるものであり、始動用をはじめとして、様々な用途の鉛蓄電池に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来例による被接合部材と部材を示す図
【図２】従来例による被接合部材と発熱体を示す図
【図３】電槽を示す図
【図４】蓋を示す図
【図５】（ａ）電槽に蓋を装着した状態を示す図（ｂ）電槽と蓋を熱溶着した状態を示す図
【図６】（ａ）発熱体を示す図（ｂ）他の発熱体を示す図
【図７】（ａ）従来例による発熱体の蓋への配置状態を示す図（ｂ）他の従来例による発熱体の蓋への配置状態を示す図
【符号の説明】
【００３６】
１      被接合部材
１ａ    溝部
２      部材
２ａ    先端部
３      発熱体
３ａ，３ｂ  端部
４ａ，４ｂ  通電用端子
１１    電槽
１１ａ  外壁
１１ｂ  隔壁
１１ｃ  セル室
１１ｄ  先端部
２１    蓋
２１ａ  溝部
２２，２２´  発熱体
２２ａ  枠
２２ｂ  部分
２３    加熱コイル
３１    蓋
３２    発熱体
４１    蓋
４２，４２´  発熱体
【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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