(57)【要約】【課題】機器組み込み用の鉛蓄電池は周囲温度の高い場所に置かれ、容量が低下しても連続使用される場合があり、正極板が膨張する欠点があった。【解決手段】正極格子体において、側部親骨の一部の断面積を側部親骨端部の断面積より小とする。側部親骨の一部の断面積を側部親骨端部の断面積の５０〜７０％とすれば効果があり、性能上にも生産にも支障はない。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板とをセパレータを介して交互に重ねて極板群を構成してなる鉛蓄電池であって、正極板の格子体が上部、下部及び側部に親骨を備えており、側部親骨の一部の断面積を側部親骨端部の断面積より小としたことを特徴とした鉛蓄電池。
【請求項２】
側部親骨の一部の断面積が側部親骨端部の断面積より小である部分を２本の横小骨の間に設けた、請求項１記載の鉛蓄電池。
【請求項３】
側部親骨の一部の最小断面積部分と側部親骨端部との間を直線状とした、請求項１記載の鉛蓄電池。
【請求項４】
側部親骨の一部の断面積を側部親骨端部の断面積の５０〜７０％とした、請求項１から請求項３までのいずれか一項記載の鉛蓄電池。
【請求項５】
側部親骨の一部の幅を小とすることにより、側部親骨の一部の断面積を側部親骨端部の断面積より小とした、請求項１から請求項４までのいずれか一項記載の鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池の改良に関するものであり、特に正極に用いる格子体の形状に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池は通信機器、無停電電源装置（ＵＰＳ）などにおける非常用バックアップ電源として用いられている。これらの使用方法としては、機器の中に電池を組み込んで使用するため、トランスなど発熱の大きい部品の近辺に電池が配置されたり、狭い部分に電池を詰め込むなどのことが行われており、結果として電池の周囲温度が上昇するなどの状況が生じてきている。
【０００３】
また、このような用途に用いられる鉛蓄電池は、放電容量が低下し、所定の放電容量が得られない状況になった時、いわゆる寿命に達した場合にも電池の交換が行われず、その後も連続して使用される場合がある。
【０００４】
このように、高温下で使用され、さらに寿命に達した後も連続して装置に接続されている場合、所定の放電容量が得られないことによって正常なバックアップ機能が果たせなかったり、正極に用いられている格子体が外周方向に伸びることによって正極板が膨張して、格子体の外周方向に電槽を圧迫することがあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
正極板の膨張の原因となる正極格子体の伸びは、鉛またはその合金よりなる格子体の酸化腐食によるものであり、この対策として、様々な格子合金の検討がなされ耐食性の向上も見られているが、従来にない苛酷な条件下で使用されることもあって、耐食性の向上のみでは解決には至っていない。
【０００６】
一方、正極格子体の伸びを抑える目的で、上下で横小骨の太さを変えたり、側部親骨の太さを、従来のものより太くするなどの対策もとられている。横小骨や側部親骨の断面積を大きくすると腐食による劣化や伸びの速度は遅延できるが、最終的な格子の伸び量は大きくなり、結果的に寿命は延びるものの、格子の伸び量の増大による問題の解決にはなっていない。
【０００７】
また、正極板の幅方向の寸法を小さくすることにより、電槽内壁と正極板との間の距離を大きくして、電槽内壁に正極板が接触するまでの時間を長くするなどの方法がとられているが、この方法では、正極板内に保持する活物質の量が減少するため、放電容量が低下するという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、電池の特性を低下させることなく、寿命に達するまで使用されて正極板の外周方向に伸びが発生した場合でも、その方向の電槽が変形するのを抑制した鉛蓄電池を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決する為、本発明の鉛蓄電池は、請求項１では正極板の格子体の上部、下部及び側部に親骨を備えており、側部親骨の一部の断面積を側部親骨端部の断面積より小としたことを特徴としたものである。
【００１０】
請求項２では、側部親骨の一部の断面積が側部親骨端部の断面積より小である部分を２本の横小骨の間に設けた、請求項１の鉛蓄電池である。
【００１１】
請求項３では、側部親骨の一部の最小断面積部分と側部親骨端部との間を直線状とした、請求項１の鉛蓄電池である。
【００１２】
請求項４では、側部親骨の一部の断面積を端部の側部親骨断面積の５０〜７０％とした、請求項１から請求項３までのいずれかの鉛蓄電池である。
【００１３】
また請求項５では、側部親骨の一部の幅を小とすることにより、側部親骨の一部の断面積を側部親骨端部の断面積より小とした、請求項１から請求項４までのいずれかの鉛蓄電池である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
本発明の実施の形態に係る鉛蓄電池は、電槽の上部が開口し、内部が複数のセル室に区画されたモノブロックセルからなり、前記セル室には極群が挿入されており、前記極群はセパレータを介して正極板及び負極板が交互に積層されたものからなり、複数の正極板または負極板の耳部はそれぞれ正極用または負極用ストラップによって一体的に連結され、隣接するセルの異極性のストラップ同士がセル間接続されている。また、一端のセル室の正極用ストラップからは正極用極柱が開口部の方向に突出するように設けられ、他端のセル室の負極用ストラップからは負極用極柱が開口部の方向に突出して設けられている。前記正極板、負極板は、鉛及び鉛合金からなる格子体を用い、練塗、乾燥、熟成工程を経て作製される。
【００１６】
前記電槽の開口部には、電槽蓋が溶着又は接着される。前記電槽の開口部を閉鎖する電槽蓋は、前記正極用極柱及び負極用極柱を挿通するための孔部と、前記セル室に対応して設けられた注液口を兼ねる排気口とを有する。前記孔部に正極用極柱及び負極用極柱をそれぞれ挿通して、孔部を気密に封じ、また各極柱上部を正負極端子に形成し、または溶接接続する。前記注液口を兼ねる排気口は極群から発生したガスを外部に排出することができる排気弁を備えた構造となっている。
【００１７】
上記の鉛蓄電池の正極格子体において、図１では側部親骨１の一部としての側部親骨中央部２にある２本の横小骨２１、２２の間に半円形の切り欠きを設けることにより、最小断面積部分Ｂ−Ｂ断面（図示せず、以下同じ）の断面積を側部親骨端部３のＡ−Ａ断面の断面積より小としている。
【００１８】
また、図２では２本の横小骨２１、２２の間に横Ｖ字形の、切り欠きを設けることにより、最小断面積部分Ｂ−Ｂ断面（図示せず、以下同じ）の断面積を側部親骨端部３のＡ−Ａ断面の断面積より小としている。
【００１９】
また、図３では側部親骨１の一部としての側部親骨中央部２の最小断面積部分Ｂ−Ｂと側部親骨端部３のＡ−Ａ部との間を直線状としたものである。なお、図３では親骨に囲まれた縦横の小骨の図示を省略してある。
【００２０】
各図において、４は上部親骨、５は下部親骨、６は上部親骨４に設けられてストラップに接続されるべき耳部を示している。図１〜図３に示したように、本発明の正極格子体の形状は、図４に示した従来の正極格子体の形状とは相違している。
【００２１】
格子体の側部親骨が上部、下部親骨と連なる所では、通常、Ｒ（アール）と称する円弧の一部を形成しているので（各図では省略）、その場合、最上端、最下端の断面積は他の部分の断面積より大きい場合が多い。本発明の側部親骨端部とはこのＲを除いた部分Ａ−Ａを指すものとする。
【００２２】
側部親骨の断面積を小とするには側部親骨の幅、厚さの双方またはいずれか一方を小とすればよい。厚さを同一として幅のみを小にすると、格子体に活物質を充填する際、活物質が極板外に漏れることがないので、この点で有利である。
【００２３】
このような格子体を用いることで、極板中に保持する活物質量は減少することなく、電池容量を低下させることがない。また、このような格子体は、それを鋳造する金型の変更のみで作製することができる。
【００２４】
さらに、電池が寿命に達するまで使用されて正極板に伸びが発生した場合でも、格子体の中央部の断面積が端部のそれより小さいため、電槽を圧迫する力を小さくすることができ、正極板の幅を電槽内法より極端に狭くして、電槽を圧迫する力を小さくする、といったことをしなくてもよい。また、極板製造工程が複雑になるといった問題もなく、極板中に保持する活物質量の減少による電池性能の低下といった問題もない。
【００２５】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００２６】
Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ系合金を用いて、図１の親骨を有する格子体で、側部親骨中央部２の断面積が側部親骨端部３の断面積の３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００％の各格子体を鋳造により作製を試みた。このとき、１００％、９０％、８０％の格子体は鋳造時の鋳造性は良好であった。同様に７０％、６０％、５０％の格子体は１００％、９０％、８０％の格子体に比べると鋳造しにくかったものの、格別の問題はなかった。しかし、４０％の格子体では鋳造性が低下した。３０％の格子体は鋳造がほとんど不可能であった。
【００２７】
３０％の格子体を除く上記７種の格子体をそれぞれ用い、定法により練塗、乾燥、熟成工程を経て、正極板を作製し、６セルモノブロックの１２Ｖ、７Ａｈの蓄電池を各１０個ずつ組み立てた。この７種類の鉛蓄電池（電池Ｎｏ．１〜７）を用いて、苛酷と思われる条件下でトリクル寿命試験を行ない、電槽異常（電槽の破損）の発生の度合いを調査した。
【００２８】
このトリクル寿命試験は、充電の温度を６５℃とし、充電電圧２．２７５Ｖ／セルで２週間充電し、その後３ＣＡの電流で終止電圧１．４Ｖ／セルまで放電する加速寿命試験で、これを１サイクルとし、このサイクルを繰り返し行い、終止電圧１．４Ｖ／セルまでの放電容量が試験開始前の５０％になったときを寿命とし、さらに、寿命に達した後もそのまま使用されるアブノーマルな状態を想定した試験とするため、寿命までのサイクル数の２倍のサイクル数をさらに継続した。本試験は、前述したような鉛蓄電池の使用条件を想定しており、鉛蓄電池にとっては異常な使用状態と言える苛酷なものである。
【００２９】
試験終了後、電池の状態を調査した。既存電池と同様の形状の電池Ｎｏ．１では２セルに、電池Ｎｏ．２では１セルに電槽の破損が見られた。また、電池Ｎｏ．３では１セルに軽微な電槽の割れが確認された。電池Ｎｏ．４、Ｎｏ．５、電池Ｎｏ．６、電池Ｎｏ．７ではともに電槽異常は発生していなかった。以上の結果を表１にまとめた。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
このことから、側部親骨中央部２の断面積が側部親骨端部３の断面積よりも小である格子体を用いることで、前述した苛酷な条件下においても電槽異常の発生が防止できることがわかる。この効果は断面積の比を９０％にしただけで現れているから、正極板の横方向に余裕のある設計の電池に応用すれば、さらに有効と考えられる。
【００３２】
一方、側部親骨中央部２の断面積が側部親骨端部３の断面積の４０％になると、鋳造性が低下するため実用上は好ましくない。また、側部親骨中央部２の断面積が側部親骨端部３の断面積の８０％以上になると、電池の設計によっては電槽異常が発生するので、側部親骨中央部２の断面積を側部親骨端部３の断面積の５０〜７０％とするのが、コンパクトに設計された鉛蓄電池に対して好ましいと考えられる。
【００３３】
上記した実施の形態および実施例では、側部親骨１の一部を側部親骨中央部２としているが、これは、側部親骨中央部２に対応する電槽の面が圧迫されるのを防止するためであり、これ以外の電槽の面が圧迫されないように、その面に対応する任意の場所を、側部親骨端部３以外に選択することができる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１によれば、正極板中に保持する活物質量が減少して鉛蓄電池の特性が低下するといったことはなく、その鉛蓄電池は、寿命に達するまで、あるい寿命に達した後も機器に接続されていて、正極板に伸びが発生した場合でも、それによって電槽が圧迫されることはない。
【００３５】
請求項２、３によれば、前述した効果に加えて、その格子体に充填する活物質の量を増すことができる鉛蓄電池の実現が、格子体を鋳造する金型を変更するだけで実現できる。
【００３６】
請求項４によれば、コンパクトに設計された鉛蓄電池においても、正極板の伸びによる電槽の圧迫が軽減できる。
【００３７】
請求項５によれば、側部親骨の一部の幅を小さくすることにより、側部親骨の一部の断面積を側部親骨端部の断面積より小とした鉛蓄電池において、格子体に活物質を充填する際、活物質が極板外に漏れることがなく、使用中に極板の活物質が外部に脱落流出することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電池の正極格子体の実施例を示す平面図である。
【図２】本発明に係る電池の正極格子体の他の実施例を示す平面図である。
【図３】本発明に係る電池の正極格子体のさらに他の実施例を示す平面図である。
【図４】従来の正極格子体の形状を示す平面図である。
【符号の説明】
１　側部親骨
２　側部親骨中央部
３　側部親骨端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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