(57)【要約】【課題】ブッシングと極柱との溶接を容易にした蓄電池の製造方法を提供する。【解決手段】ブッシングがインサート成形された蓄電池蓋の、前記ブッシングの孔に発電要素から伸びる極柱を挿通し、前記ブッシングの上部と前記極柱の上部とを溶接する蓄電池の製造方法において、端子鋳型に注入した溶融金属で前記ブッシング上部と極柱上部とを溶接することを特徴とする蓄電池の製造方法。【選択図】　図１
2004039401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブッシングがインサート成形された蓄電池蓋の、前記ブッシングの孔に発電要素から伸びる極柱を挿通し、前記ブッシングの上部と前記極柱の上部とを溶接する蓄電池の製造方法において、
端子鋳型に注入した溶融金属で前記ブッシング上部と極柱上部とを溶接することを特徴とする蓄電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蓄電池、特には鉛蓄電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池の端子には各種の形状が存在する。その例を図２に示す。図２（Ａ）はテーパー端子１１と称される略円錐台形状の端子であり、自動車用の鉛蓄電池１０などによく使用される。（Ｂ）はＬ型端子１２と称されるボルト貫通孔を備えた平板状端子であり、大型の据え置き用鉛蓄電池１０などによく使用される。（Ｃ）は板端子１３と称される蓄電池１０のある面とほぼ面一に構成された端子であり、ビデオカメラ用や携帯カセットテーププレーヤー用等の鉛蓄電池１０によく使用される。
【０００３】
これら各種蓄電池の端子において、図２（Ａ）、（Ｂ）に示したような端子はブッシングによって構成されることがほとんどである。ブッシングとは図３に断面を例示するような鉛または鉛合金製の部材であり、その上部に端子部、その下部に鍔部を備えることが一般的であり、（Ａ）はテーパー端子用ブッシング、（Ｂ）はＬ型端子用ブッシングの例である。（Ａ）に示すテーパー端子用ブッシングはブッシング本体２１と図示しない極柱を挿通させるための孔２２を備える。（Ｂ）に示すブッシングも同様でありブッシング本体２３と図示しない極柱を挿通させるための孔２４を備える。なお２５はボルト挿通用の孔である。
【０００４】
これらのブッシングは鍛造あるいは鋳造によって成形された後、蓋成型用の金型に配され、蓋成型用の金型に軟化点以上の温度のポリプロピレン樹脂やＡＢＳ（アクリロニトリル、スチレン、ブタジエンのコポリマー）樹脂等を流し込むことによってインサート成型される。ここで、鍔部はインサート成型されて蓋の樹脂内に固定される部分であり、端子に応力が印加されたときに樹脂とブッシングとの間に隙間を生じないようするための突起を備える。また端子部は蓄電池端子として利用される。
【０００５】
これらのブッシングを端子として利用する際には、蓄電池内部の発電要素と電気的接触をすることと、端子から電解液が漏れ出ないように封口を施すこととが必要である。この両者を満足させるために、図４に断面を示すように図示しない同極性の極板を複数枚一体化させたストラップ３４から伸びる極柱３５を、樹脂製蓋３１内にインサート成型されたブッシング本体２１の孔２２に挿通し、極柱３５の上部とブッシング本体２１の上部とを溶接によって一体化することが鉛蓄電池の一般的な製造方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ブッシング本体２１の上部と極柱３５の上部との溶接は、上方から炎やアークをあてることによってなされるが、品質のよい溶接をするためには、主にブッシング本体２１と極柱３５との隙間に炎やアークを当てる必要がある。
【０００７】
ブッシング本体２１の上部と極柱３５の上部との溶接の際に、炎を充分にあてるとブッシング本体２１と極柱３５との溶接量を満足することができやすいが、その一方、溶接時の溶融した鉛がブッシング本体２１の筒状孔２２から蓄電池内部に滴り落ち、蓄電池の内部短絡を引き起こす場合があった。このような現象を鉛ダレと称することもある。
【０００８】
その反対に、ブッシング本体２１の上部と極柱３５の上部との溶接の際に、あてるべき炎の量が少ないと、前述のような鉛ダレは生じにくいが、ブッシング本体２１と極柱３５との溶接量を満足させることができずに機械的強度が不足したり、大電流が流れたときにその溶接部分が発熱したりする場合があった。
【０００９】
この様子の断面を図５に示す。図５（Ａ）はブッシング本体２１と極柱３５とが溶接によって一体化され、充分な溶接量を備える場合を模式的に示した図（鉛ダレが生じやすい）であり、図５（Ｂ）はブッシング本体２１と極柱３５とが溶接によって一体化され、充分な溶接量を備えない場合を模式的に示した図（鉛ダレが生じにくい）である。このようにブッシング本体２１と極柱３５との溶接には手作業においては熟練を要し、自動化の際にも細かな調整が必要となる。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、作業者の熟練や装置の細かな調整を必要とせずに、容易に、鉛ダレを起こさずかつ充分な溶接量を得られるブッシング本体と極柱との溶接を可能にするブッシングを備えた蓄電池の製造方法を提供するためのものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになした発明は、ブッシングがインサート成形された蓄電池蓋の、前記ブッシングの孔に発電要素から伸びる極柱を挿通し、前記ブッシングの上部と前記極柱の上部とを溶接する蓄電池の製造方法において、端子鋳型に注入した溶融金属で前記ブッシング上部と極柱上部とを溶接することを特徴とする蓄電池の製造方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明の実施例である。図１上側の図は図４に示したものを倒置状態で配した状態を示し、下側の図は端子鋳型４１と端子鋳型４１内に保持された溶融鉛または溶融鉛合金（以下溶融鉛合金）４２である。このような状態で図１上側に示したブッシング２１の上部と極柱３５の上部とを端子鋳型４１内の溶融鉛合金４２に浸漬（図示矢印方向）し、溶融鉛合金４２によってブッシング２１の上部と極柱３５の上部とを溶融して、強制冷却または自然冷却によって固着させる。このとき、端子鋳型４１内の溶融鉛合金４２の温度は、ブッシング２１の上部と極柱３５の上部のすべてを溶融するほどの高温であると、それらの溶接がうまくいかず、逆に溶融鉛合金４２の温度が低すぎるとブッシング２１の上部と極柱３５の上部が溶融せずに、それらの隙間に固化した溶融鉛合金４２が入り込んだような状態で溶融鉛合金４２が固化し、あたかも溶接ではなく接触によって接合したような状態になるので、溶融鉛合金４２の温度はブッシング２１の上部と極柱３５の上部表面付近のみが溶融するような温度にすることが望ましい。
【００１３】
なお、端子鋳型４１には図示しない保温装置や冷却装置が備えられる場合もある。さらに上述のように溶融鉛合金４２を先に端子鋳型４１に流し込んでから、ブッシング２１の上部と極柱３５の上部を浸漬する場合に限らず、端子鋳型４１にブッシング２１の上部と極柱３５の上部とを溶融金属注入用凹部に配してから溶融鉛合金４２を流し入れることもできる。また、装置に応じてブッシング２１の上部と極柱３５の上部を移動させて、固定しておいた端子鋳型４１に投入することもできれば、その反対に、ブッシング２１の上部と極柱３５の上部を固定しておき、端子鋳型４１を上方に移動させて投入することもできる。
【００１４】
通常鉛蓄電池の製造工程は、発電要素の組立、発電要素の電槽への挿入、電槽への蓋の取り付け、端子の封口、電解液の注液という順になるので、図１に示した状態は、電槽への蓋の取り付けが終了し、電解液の注液はまだおこなわれていない段階が一般的であり製造工程上の利便性を有するが、端子の封口工程は上記工程に限定されるものではなく、製造工程に応じてどの段階ででも実施することが可能である。
【００１５】
溶融鉛合金４２はブッシング２１と極柱３５と同種とすることにより溶接性が向上する。但し同種であるというのは厳密に同一組成である必要はなく、合金組成が異なっていてもよい。また、図１に示す実施例は鉛蓄電池を用いて説明したが、鉛蓄電池に限らず他の蓄電池に適用が可能であれば鉛蓄電池に限定されるものではない。
【００１６】
【実施例】
本発明に使用した蓄電池は、一端面に正負の端子を備えた巻回型発電要素を備えた円筒形の制御弁式鉛蓄電池である。この制御弁式鉛蓄電池は厚さ０．６ｍｍの帯状の鉛合金製シートに複数の開口部を設けたものを集電体として使用し、この集電体には所定の位置に複数の集電耳が設けられる。この集電体に通常のペースト式鉛蓄電池に使用する正負極活物質ペーストよりも水の量を多くして柔らかくした正負極活物質ペーストをそれぞれ充填し、活物質ペーストが乾く前にリテーナマットとして知られる吸液性を有するガラス繊維製セパレータを介して積層巻回したものを発電要素とする。この発電要素の同極性の集電耳をキャストオンストラップ方式によって一体化すると同時に極柱を設ける。この発電要素を有底のポリプロピレン製円筒形電槽に挿入して蓋を熱溶着により取り付ける。この蓋は鉛−１質量％錫合金製のブッシングとを備えたものであり、蓋を取り付けたときには前述した極柱がブッシングの筒状開口部に収納される。
【００１７】
この状態でブッシングと極柱とを溶接するに際し、本発明による方法と、従来のバーナーで溶接する方法との間で溶接の良否、鉛ダレの有無を比較した。これらの比較に際しては、溶接終了後の鉛蓄電池の端子部分を鋸で切り出した後、この端子部分を未硬化のエポキシ樹脂内に投入し、エポキシ樹脂が硬化してから端子を図３に示した方向に切断し、前記切断面が鏡面状になるまで研磨してからビデオスコープ（ビデオカメラ式拡大鏡）を用いた。
【００１８】
なお、本発明を実施するに際しては、ブッシングの上部にフラックスを塗布し、溶融鉛合金との接合性を向上させる。次にプレヒートと称するブッシングの事前過熱工程を実施する。これは２８０℃に加熱した金属板をブッシングと極柱の上部に当接し、ブッシングが溶融しない程度まで過熱する工程である。そして鉄製の端子成型鋳型を２５０℃に過熱しておき、端子成型鋳型の凹部に４００℃の溶融した鉛−１質量％錫合金を投入する。この状態でプレヒートを終えた鉛蓄電池の端子をその上部から３ｍｍだけ端子成型鋳型の凹部に投入する。その状態で端子成型鋳型の過熱を中止して自然冷却する。端子成型鋳型の溶融鉛合金が固化した後に端子成型鋳型から完成した鉛蓄電池を取り出した。
【００１９】
この結果、従来のバーナーで溶接したものには全体の約３％に溶接過多による鉛ダレや溶接不足が認められたが、本発明による溶接ではそれらの不良が認められたのは０．１％未満であった。
【００２０】
また、従来のバーナーによる溶接ではブッシングと極柱の上部を炎であぶるため、あぶられた部分は丸みをおびた略平面状とすることしかできなかったが、本発明では端子鋳型の溶融鉛合金を保持する位置に彫刻を施しておくことができるようになった。このため、端子の頂部にプラス、マイナスの記号を配することも可能になった。この用にすると複数の蓄電池同士、あるいは蓄電池と機器とを接続するときの誤接続防止に非常に有効でもある。
【００２１】
なお、本発明は蓄電池蓋上面と端子の先端との距離が比較的離れているテーパー端子のときに適した方法であるが、装置の設計によってＬ型端子のときにも適用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明により、作業者の熟練や装置の細かな調整を必要とせずに、容易に、鉛ダレを起こさずかつ充分な溶接量を得られるブッシングと極柱との溶接を可能にするブッシングを備えた蓄電池の製造方法を提供できる。
【００２３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例
【図２】蓄電池の端子形状
【図３】ブッシングの例
【図４】極柱を収納したブッシングの例
【図５】極柱を溶接したブッシングの例
【符号の説明】
１０　　蓄電池
１１　　テーパー端子
１２　　Ｌ型端子
１３　　板端子
２１　　ブッシング本体
２２　　ブッシングの孔
２３　　ブッシング本体
２４　　ブッシングの孔
２５　　ボルト穴
３１　　蓄電池蓋
３４　　ストラップ
３５　　極柱
４１　　端子鋳型
４２　　溶融金属
【図１】
2004039401.tif 000003
【図２】
2004039401.tif 000004
【図３】
2004039401.tif 000005
【図４】
2004039401.tif 000006
【図５】
2004039401.tif 000007