(57)【要約】　　　（修正有）【課題】セパレータの圧接部の極板側の凹凸を緩やかにすることにより、セパレータシートに破断が生じて極板が露出するようなことのない電池及び電池の製造装置を提供する。【解決手段】二つ折りにしたセパレータシートの両側端部を、周面の凸部２ａと凹部２ｂを噛み合わせて回転する２枚の噛合歯車２，２の間に通すことにより凹凸状に圧接された圧接部を形成して閉じる電池の製造装置において、２枚の噛合歯車２，２の周面の凸部２ａと凹部２ｂが極板側で浅く噛み合うようになった構成とする。【選択図】　　　　図１
2004055272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極板の両面を覆ったセパレータシートの少なくとも一端部が重なり合って凹凸状に圧接されることにより圧接部が形成された電池において、
この圧接部の極板側が反対側に比べて凹凸状の高低差が小さく形成されたことを特徴とする電池。
【請求項２】
極板の両面を覆うために重なり合ったセパレータシートの一部を、周面の凹凸を噛み合わせて回転する２枚の噛合歯車の間に通すことにより凹凸状に圧接して圧接部を形成する電池の製造装置において、
２枚の噛合歯車の周面の凹凸が、これらの噛合歯車の回転軸方向における極板側で浅く噛み合うようになったことを特徴とする電池の製造装置。
【請求項３】
前記２枚の噛合歯車の周面の凹凸が、これらの噛合歯車の回転軸方向における極板側ほど、凸部の頂部の径が小さくなると共に凹部の底部の径が大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項２に記載の電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極板を袋状等のセパレータで覆った鉛蓄電池等の電池、及び、このような袋状等のセパレータを作製するための電池の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池には、袋状のセパレータの中に例えば正極板を収納し、これを負極板と交互に電槽内に配置することにより、これらの正負極の極板を確実に隔離させるようにしたものがある。このようなセパレータ１は、図３に示すように、微孔性のポリエチレン樹脂膜からなるセパレータシート１ａを二つ折りにして、図４に示すように、両側端部を凹凸状に圧接することにより圧接部１ｂ，１ｂを形成し、これら圧接部１ｂ，１ｂにより両側端部を閉じることによって袋状に形成されるのが一般的である。
【０００３】
上記セパレータ１は、上下の２枚で１組となる噛合歯車２，２を２組並べて配置し、二つ折りにしたセパレータシート１ａの両側端部をこれら各組の噛合歯車２，２の間に通すことにより圧接部１ｂ，１ｂを形成する。図５に示すように、各噛合歯車２は、周面に三角歯状の凸部２ａと凹部２ｂとが交互に多数形成された円盤からなり、２枚の噛合歯車２，２は、上下に配置されてそれぞれ一方の凸部２ａが他方の凹部２ｂと噛み合いながら互いに逆方向に回転するようになっている。
【０００４】
圧接部１ｂは、図４に示すように、二つ折りにしたセパレータシート１ａを噛合歯車２，２の三角歯状の凸部２ａと凹部２ｂとの間に挟んで圧迫することにより、重なり合ったこのセパレータシート１ａを凹凸状に圧接した部分である。即ち、この圧接部１ｂでは、重なり合ったポリエチレン樹脂膜が重ね方向に細かく凹凸状に屈曲されて塑性変形することにより互いに密着して係合することになる。また、このセパレータ１のように樹脂膜を使用した場合には、この樹脂膜同士が圧迫により部分的に融合して圧着されるようにもなる。そして、このように二つ折りにしたセパレータシート１ａの両側端部が圧接部１ｂ，１ｂにより閉じられると、折り目とは反対側の端のみが開口する袋状のセパレータ１が作製される。
【０００５】
上記袋状のセパレータ１には、例えば正極板が収納され、このセパレータ１に収納された正極板が負極板と交互に電槽内に配置されることにより鉛蓄電池が作製される。また、このセパレータ１には、予めリブを取り付けておくことにより、正負極の極間距離を正確に一定に保つことができるようにすることもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、セパレータ１の両側端部の圧接部１ｂ，１ｂは、収納される極板の直ぐ外側の位置に形成されるので、重なり合ったセパレータシート１ａの間を押し開くように厚さのある極板が収納されることになり、この圧接部１ｂ，１ｂの内側では、セパレータシート１ａの係合が引き剥がされる方向に引っ張られることになる。しかも、これらの圧接部１ｂ，１ｂは、図６に示す噛合歯車２，２の左右対称な凸部２ａと凹部２ｂに圧迫されて凹凸状に屈曲する際に、図４に示す両側の境界部分Ａ，Ｂで無理な塑性変形が生じセパレータシート１ａが部分的に破断することがある。従って、袋状のセパレータ１に極板が収納されると、圧接部１ｂの内側の極板側の境界部分Ａでセパレータシート１ａが引っ張られて、この境界部分Ａが破断したり、元々部分的に破断していたものが広がり、この破断部分から内部の極板が露出する場合があった。
【０００７】
このため、従来は、袋状のセパレータ１が圧接部１ｂ，１ｂの内側で破断し易くなり、極板が露出して極間の隔離の意味をなさなくなるだけでなく、場合によっては正負極の極板が直接接触して短絡を起こすおそれがあるという問題が生じていた。
【０００８】
本発明は、かかる事情に対処するためになされたものであり、セパレータの圧接部の極板側の凹凸を緩やかにすることにより、セパレータシートに破断が生じてこの極板が露出するようなことのない電池及び電池の製造装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、極板の両面を覆ったセパレータシートの少なくとも一端部が重なり合って凹凸状に圧接されることにより圧接部が形成された電池において、この圧接部の極板側が反対側に比べて凹凸状の高低差が小さく形成されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によれば、圧接部の極板側の凹凸が緩やかになるので、この極板側の境界部分に破断が生じ難くなり、セパレータシートに覆われた極板が露出するおそれがなくなる。しかも、圧接部の極板とは反対側の凹凸は十分に深く形成することができるので、重なり合ったセパレータシートの圧接が不確実になるようなことはない。なお、この圧接部の極板とは反対側の境界部分は、圧接時の無理な塑性変形によって部分的に破断が生じることはあるが、極板によって引き剥がされるような力は加わらないので、この破断が広がるおそれはなく、また、もし破断が広がったとしても、セパレータシートの端部が剥がれ落ちるだけで、極板が露出するようなことは生じない。
【００１１】
請求項２の発明は、極板の両面を覆うために重なり合ったセパレータシートの一部を、周面の凹凸を噛み合わせて回転する２枚の噛合歯車の間に通すことにより凹凸状に圧接して圧接部を形成する電池の製造装置において、２枚の噛合歯車の周面の凹凸が、これらの噛合歯車の回転軸方向における極板側で浅く噛み合うようになったことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によれば、噛合歯車の周面の凹凸が極板側で浅く噛み合うので、これらの噛合歯車の間を通ったセパレータの圧接部では、極板側の凹凸が緩やかになる。このため、圧接部の極板側の境界部分に破断が生じ難くなり、セパレータシートに覆われた極板が露出するようなおそれがなくなる。しかも、極板とは反対側の噛合歯車の周面の凹凸は十分に深く噛み合うので、圧接部の圧接が不確実になるようなことはない。なお、この圧接部の極板とは反対側の境界部分では、噛合歯車の周面の凹凸による圧接時の変形によって部分的に破断が生じることはあるが、極板によって引き剥がされるような力は加わらないので、この破断が広がるおそれはなく、また、もし破断が広がったとしても、セパレータシートの端部が剥がれ落ちるだけで、極板が露出するようなことは生じない。
【００１３】
ここで、２枚の噛合歯車の周面の凹凸が浅く噛み合うとは、一方の噛合歯車の凸部が他方の噛合歯車の凹部に嵌まり込む深さが浅くなることをいう。即ち、少なくとも凸部の突出量が少なくなる必要があり、相対的に凹部の窪みの深さも浅くすることができる。また、重なり合ったセパレータシートは、通常は極板を覆っていない状態で噛合歯車の間を通して圧接部を形成するが、極板を覆った状態で圧接部を形成するようにしてもよい。さらに、この圧接部は、通常は重なり合ったセパレータシートの一端部に形成されるが、後に圧接部の間を切断してこれらを一端部とする場合もあるので、形成時には必ずしもセパレータシートの一端部である必要はない。
【００１４】
請求項３の発明は、前記２枚の噛合歯車の周面の凹凸が、これらの噛合歯車の回転軸方向における極板側ほど、凸部の頂部の径が小さくなると共に凹部の底部の径が大きくなるように形成されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明によれば、噛合歯車の周面の凹凸が、極板側ほど凸部の突出量が少なくなると共に凹部の窪みの深さも浅くなるので、この凹凸の高低差が小さくなる。このため、これらの噛合歯車の間を通ったセパレータの圧接部は、極板側の凹凸が緩やかになるので、この極板側の境界部分に破断が生じ難くなり、セパレータシートに覆われた極板が露出するおそれがなくなる。しかも、噛合歯車の周面の凹凸は、極板側も反対側と同様に確実に凸部と凹部が噛み合うので、セパレータシートは十分に圧迫されて確実に圧接されることになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１〜図２は本発明の一実施形態を示すものであって、図１（ａ）は２枚の噛合歯車の凸部と凹部が噛み合う部分を示す部分拡大縦断面正面図、図１（ｂ）は噛合歯車の周面の凸部と凹部を示す部分拡大斜視図、図２はセパレータの側端部に形成した圧接部の詳細を示す部分拡大斜視図である。なお、図３〜図６に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００１８】
本実施形態も、図３に示したように、微孔性のポリエチレン樹脂膜からなるセパレータシート１ａを二つ折りにして、図４に示したように、両側端部を凹凸状に圧接することにより圧接部１ｂ，１ｂを形成するセパレータ１について説明する。ただし、本実施形態では、２組の噛合歯車２，２の周面の凸部２ａと凹部２ｂの構成が従来とは異なる。即ち、各噛合歯車２は、図１に示すように、極板側ほど凸部２ａの頂部の径が小さくなると共に、凹部２ｂの底部の径が大きくなるように形成されている。従って、図１（ａ）に示すように、これら２枚の噛合歯車２，２の凸部２ａと凹部２ｂは、極板側ほど底の浅い凹部２ｂに頂きの低い凸部２ａが嵌まり込むことになるので、噛み合いが浅くなる。また、図１（ｂ）に示すように、各噛合歯車２の周面は、凸部２ａの最大径が極板側ほど小さくなってテーパ状になると共に、凹部２ｂも極板側ほど底が浅くなるので、これら凸部２ａの頂きと凹部２ｂの底の高低差が極板側ほど小さくなり凹凸が緩やかになる。
【００１９】
なお、極板側とは、上記噛合歯車２，２によってセパレータ１に圧接部１ｂが形成された場合に、この圧接部１ｂに対して極板が配置される側をいい、本実施形態では、２組の噛合歯車２，２が互いに向かい合う方向をいう。即ち、このような２組の噛合歯車２，２によってセパレータ１の両側端部に圧接部１ｂ，１ｂが形成されると、これらの圧接部１ｂ，１ｂの間で二つ折りになったセパレータシート１ａの間に極板が挿入されることになるので、これら２箇所の圧接部１ｂ，１ｂの内側が極板側となる。
【００２０】
上記構成の２枚の噛合歯車２，２の間を二つ折りにされたセパレータシート１ａが通ると、図２に示すように、セパレータ１の側端部に圧接部１ｂが形成される。そして、この圧接部１ｂは、外側の境界部分Ｂでは、従来と同様に、噛合歯車２，２の凸部２ａと凹部２ｂが深く噛み合うので、凹凸状の高低差も十分に大きくなり、鋭利な三角歯状の折り目が形成されるために確実に圧接が行われる。しかしながら、内側の極板側の境界部分Ａでは、噛合歯車２，２の凸部２ａと凹部２ｂの噛み合いが浅くなるので、凹凸状の高低差が小さくなり緩やかな折り目が形成されるだけとなるため、セパレータシート１ａに破断が生じる可能性はほとんどなくなる。従って、この袋状のセパレータ１に極板を収納することにより、圧接部１ｂの極板側の境界部分Ａで重なったセパレータシート１ａが離反する側に引っ張られても、この極板側の境界部分Ａが容易に破断するようなことがなくなる。また、圧接部１ｂの外側の境界部分Ｂでは、従来例と同様に部分的に破断が生じる場合があるが、このセパレータシート１ａはセパレータ１の端部となるため、極板の収納によって引っ張られるようなことはないので、この部分的な破断が広がるような心配はない。しかも、もしこの圧接部１ｂの外側の境界部分Ｂに破断が生じても、セパレータシート１ａの端部が剥がれ落ちるだけで、セパレータ１に収納した極板が露出するようなことも生じない。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態によれば、２枚の噛合歯車２，２の周面の凹凸が極板側ほど緩やかになるので、セパレータ１に形成された圧接部１ｂの極板側の凹凸も緩やかになり、内側の境界部分Ａに破断が生じ難くなって、このセパレータ１に収納された極板が破断部から露出するようなことがなくなる。しかも、このセパレータ１の圧接部１ｂの外側の境界部分Ｂは、噛合歯車２，２の十分に深く噛み合う凸部２ａと凹部２ｂによって確実に圧接される。
【００２２】
なお、上記実施形態では、セパレータ１のセパレータシート１ａとして微孔性のポリエチレン樹脂膜を使用する場合を示したが、他の樹脂シート材や樹脂以外の紙等又は無機繊維等からなるシート材を用いることもできる。ただし、本実施形態のような樹脂膜を使用した場合には、圧接部１ｂの圧接により密接した樹脂が融合により圧着してさらに確実に圧接されるようになる。
【００２３】
また、上記実施形態では、二つ折りにしたセパレータシート１ａの両側端部に圧接部１ｂ，１ｂを形成することにより三方を閉じた袋状のセパレータ１を作製する場合を示したが、極板の両面を覆うために重なり合ったセパレータシート１ａに１箇所以上の圧接部１ｂを形成するものであれば、どのような構成のセパレータ１であってもよい。例えば、本実施形態のセパレータ１に極板を収納後に、セパレータシート１ａの開口端部にも圧接部１ｂを形成して完全に極板を封入することもできる。また、例えば２枚のセパレータシート１ａを重ねて三方の端縁部に圧接部１ｂを形成することにより袋状とすることもできる。さらに、例えば２枚のセパレータシート１ａの一端縁部にのみ圧接部１ｂを形成することにより、極板を挟み込むようにしただけのセパレータ１であってもよい。さらに、横に長いセパレータシート１ａに適宜な間隔で圧接部１ｂを多数本形成した後に、圧接部１ｂの間を１箇所おきに切断することにより複数のセパレータ１をまとめて作製することもできる。
【００２４】
また、上記実施形態では、２枚の噛合歯車２，２の凸部２ａと凹部２ｂが極板側で浅く噛み合う場合として、凸部２ａの頂部の径が極板側ほど小さくなると共に凹部２ｂの底部の径が極板側ほど大きくなる構成を示したが、凸部２ａが凹部２ｂに嵌まり込む深さが極板側ほど浅くなればよいので、この凸部２ａの頂部の径が極板側ほど小さくなるだけでもよい。この場合には、極板側での凸部２ａと凹部２ｂとの噛み合いが甘くなり隙間が大きくなるので、セパレータシート１ａの圧接も弱くなって不確実なものとなるが、これによって境界部分Ａでの破断の発生を確実に防ぐことができるようになる。さらに、噛合歯車２の凸部２ａと凹部２ｂは従来通りに作製し、この噛合歯車２の周面と両端面との間の面取りを極板側の方が特に大きくなるようにすることもできる。この場合、極板側では、通常の凹部２ｂに大きな面取りによって頂部を斜めにカットされた凸部２ａが噛み合うことになるので、実質的にこの凸部２ａの噛み合いが浅くなる。
【００２５】
また、上記実施形態では、鉛蓄電池に用いるセパレータ１について説明したが、極板の両面をこのようなセパレータ１で覆うものであれば、どのような種類の電池にも同様に実施可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の電池及びこの電池の製造装置によれば、セパレータの圧接部が極板側で凹凸が緩やかになるので、この極板側の境界部分に破断が生じ難くなり、セパレータシートに覆われるべき極板が露出したり、この極板の露出によって内部短絡が発生るのを防止することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、図１（ａ）は２枚の噛合歯車の凸部と凹部が噛み合う部分を示す部分拡大縦断面正面図、図１（ｂ）は噛合歯車の周面の凸部と凹部を示す部分拡大斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、セパレータの側端部に形成した圧接部の詳細を示す部分拡大斜視図である。
【図３】従来例を示すものであって、二つ折りにしたセパレータシートを示す斜視図である。
【図４】従来例を示すものであって、二つ折りにしたセパレータシートの両側端部を噛合歯車の間に通して圧接部を形成したセパレータを示す斜視図である。
【図５】従来例を示すものであって、凸部と凹部が噛み合った２枚の噛合歯車を示す部分拡大斜視図である。
【図６】従来例を示すものであって、２枚の噛合歯車の凸部と凹部が噛み合う部分を示す部分拡大縦断面正面図
【符号の説明】
１　　セパレータ
１ａ　セパレータシート
１ｂ　圧接部
２　　噛合歯車
２ａ　凸部
２ｂ　凹部
【図１】
2004055272.tif 000003
【図２】
2004055272.tif 000004
【図３】
2004055272.tif 000005
【図４】
2004055272.tif 000006
【図５】
2004055272.tif 000007
【図６】
2004055272.tif 000008