(57)【要約】　　　（修正有）【課題】複数のセルが一体化されたモノブロックタイプの蓄電池の隣接するセル間に下部が開口した間隙部を形成した蓄電池において、優れた冷却効果を有すると共に、蓄電池組立時の極板群（エレメント）のセルへの挿入が比較的容易で生産性の低下の少ない蓄電池を提供することにある。【解決手段】複数のセル４が一体化されたモノブロックタイプの蓄電池の隣接するセル間に下部が開口６ｂした間隙部５ｂを形成した蓄電池において、前記間隙部５ｂは一方のセル側にのみ凹設されたものであることを特徴とするものである。【選択図】　　　図４
2004146088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルが一体化されたモノブロックタイプの蓄電池の隔壁を介して隣接するセル間に下部が開口した間隙部を形成した蓄電池において、前記間隙部は一方のセル側にのみ凹設されたものであることを特徴とする蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のセルが一体化されたモノブロックタイプの蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車では、省エネルギーの要求の高まりと共に、高電圧化や電気エネルギーとガソリンとを併用するハイブリッド化が進められている。高電圧化することでワイヤーハーネスや電気部品を軽量化できる。ハイブリッドシステムは、電気エネルギーによりガソリンエンジンをアシストするため、省エネルギー、低公害化が達成できる。
【０００３】
これらの用途に用いられる蓄電池に対しては、より小型軽量化が求められており、その一つの解決手段として、高電圧化した蓄電池が検討されている。従来の蓄電池は６セル、１２Ｖ蓄電池が主流であったが、高電圧蓄電池として１８セル、３６Ｖ蓄電池が使用されるようになってきた。
【０００４】
蓄電池は充・放電において、反応熱および抵抗損失に起因して発熱する。特に３６Ｖのようなセル数の多い蓄電池の場合、１セル単位当たりの蓄電池比表面積比が小さくなってくるため、放熱し難くなり蓄電池内温度が上昇し易い。温度が高い状態で蓄電池が使用されると、自動車用のように定電圧充電が適用されている場合、充電過電圧が低くなり、充電電流が増加する。充電電流が増加すると蓄電池の劣化の主要因である正極格子の腐食が起こりやすくなり、蓄電池の劣化が早くなると共に過充電による電解液の減少が促進される。
【０００５】
また、多くのセルが一体化されているとセル間の放熱条件が異なるためセル間の温度ばらつきが大きくなり、高い温度のセルによって寿命性能が制限され、短寿命になる問題を抱えている。
その対策として、例えば、隣接するセル間に下部が開口した間隙部を設け、該間隙部内の空気の冷却効果によりセル間の温度ばらつきを低減する方法が特開２００１−３３２２２４２で提案されている。
【０００６】
図１は、特開２００１−３３２２２４２に記載された具体例を示す要部断面図で、１は電槽、２は蓋、３は端子、４はセル、５ａは隣接するセル間にまたがって設けた間隙部、６ａは間隙部下部に設けた開口部をそれぞれ示す。
【０００７】
図１に示すように間隙部５ａは下部に開口部６ａ有しているのみなので、冷却のための空気の循環が十分でなく、蓄電池の発熱の抑制およびセル間の温度ばらつきの低減効果が十分に得られない問題を抱えている。
【０００８】
また、蓄電池、特に鉛蓄電池においての寿命劣化の主要因に正極活物質の軟化・脱落がある。この対策としてセパレータを介して正・負極板を積層した極板群、（エレメント、以降、エレメントという）に圧迫を加えることが有効であることが知られている。そのためにはセルに挿入されるエレメントの厚みをセル幅より大きくして、セル幅まで圧迫して挿入される。その際、挿入を容易にするために挿入ガイドが用いられる。図２はその一例を示す要部断面図で、４はセル、７は極板群（エレメント）、８はストラップ、９は挿入ガイドをそれぞれ示す。
【０００９】
図３は、図１のセル間にまたがった間隙部を設けた電槽にエレメントを挿入する状態を示す要部断面図で、４はセル、５ａは間隙部、６ａは間隙部下部に設けた開口部、７はエレメント、８はストラップをそれぞれ示す。
【００１０】
図３に示すように、セル４間に間隙部を設けることによって該セルの両隔壁面に段差が生じ、セルに幅の広い部分と狭い部分とが形成される。その場合、ストラップ８の長さは、隔壁を介して隣接するセルのストラップと電気的に接続する必要があるので、セル幅の広い部分に合わせる必要がある。そのため、ストラップ８が障害となり図２に示すような挿入ガイド９が使用できず、エレメント挿入がし辛くなり組立工数が増加するといった問題も有している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、複数のセルが一体化されたモノブロックタイプの蓄電池の隣接するセル間に下部が開口した間隙部を形成した蓄電池において、優れた冷却効果を有すると共に、蓄電池組立時のエレメントのセルへの挿入が比較的容易で生産性の低下の少ない蓄電池を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
複数のセルが一体化されたモノブロックタイプの蓄電池の隔壁を介して隣接するセル間に下部が開口した間隙部を形成した蓄電池において、
前記間隙部は一方のセル側にのみ凹設されたものであることを特徴とするものである。
【００１３】
各セル間に間隙部を設けた構造の蓄電池において、間隙部をセルを構成する隔壁面に沿って一方のセル側に凹設すれば、全セルに間隙部を形成しても、セルにおいて間隙部を有する面の反対の隔壁面には段差がなく平面状態が維持されるので、片側のみではあるが挿入ガイドを使用することができる。両セルにまたがって間隙部が形成された蓄電池では、全セルに間隙部を形成した場合には、両端セルを除く全セルに挿入ガイドが使用できなかったのに比べて本発明の方式の方が生産性において優れているといえる。
【００１４】
さらに、前記間隙部を全セル間に設けるのはでなくて一定の間隔、例えば２セル毎に間隙部を形成する構造においては、形成する間隙部の位置を配慮することによって両側面に段差がなく平面を有するセルができる。例えば、６セル、１２Ｖの鉛蓄電池において、２セル毎に間隙部を形成した場合、従来のセル間にまたがって間隙部が形成された蓄電池では挿入ガイドが使用できない個所が４箇所であるのに対して、本発明品では２個所で済み、エレメントをセルに挿入する際の生産性がさらに改善される。
【００１５】
さらに、前記間隙部を蓄電池蓋上面に設けた開口部に連通させることができる。
【００１６】
そのことによって、電槽の下部の開口部から流入した空気が自然対流により上部から排出されるのでセルの熱放散が効率的に行われ、下部のみに開口部を設けた間隙部に比べて蓄電池の発熱の抑制効果が一層高い。
【００１７】
このように間隙部が電槽上部に貫通した電槽において、間隙部が一方のセル側にのみ凹設された形状は、電槽と蓋とを接合する場合に、セル間にまたがって形成された間隙部の形状より接合が容易な利点も有している。
【００１８】
すなわち、蓄電池は、通常、多セルから構成される電槽の上部とそれに対応する突起を設けた蓋とが接着剤あるいは熱溶着により接合される。間隙部が電槽上部に開口した構造の電槽において、従来のセル間にまたがった構造の間隙部では、電槽と蓋との接着あるいは溶着部分の構造が複雑になり、接合が困難であったが、本発明の間隙部を一方のセル側にのみ凹設した方式であれば、電槽と蓋との接合部分の構造が少なくとも一面は直線形状を有しているので間隙部をセル間にまたがって形成した蓄電池より構造が単純になり接合が容易になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
【実施例】
実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００２０】
図４は本発明の実施例１を示す要部断面図で、５ｂは本発明の間隙部、６ｂは該間隙部下部に設けた開口部、１１は隔壁をそれぞれ示す。他の構成部材は図１又は図２と同じ番号を付記する。
【００２１】
図４に示すように、全ての隔壁１１に、一方のセル側にのみ凹設した間隙部５ｂを形成することによって、従来のセル間にまたがって形成された間隙部と異なり、該セルの反対側の隔壁面には段差がなく平面を形成している。したがって、エレメントを挿入する際に、この側はストラップが障害にならず挿入ガイドを使用することができ、従来の間隙部を有する蓄電池の生産性低下を抑制することができる。
【００２２】
間隙部はセル毎に設けると蓄電池の寸法が大きくなりすぎる場合もあるので、一定セル間隔で設けてもよい
図５は、間隙部を２セル毎に形成した実施例２を示すもので、構成部材は図４と同じ番号を付記する。
【００２３】
図５に示すように、２セル毎に間隙部を設けた場合、形成する間隙部の配置を図５のようにすることによって、端子側から第３番目のセルはセルの両隔壁面に間隙部がなく平面であり、挿入ガイドが使用できる個所が増え、生産性の低下がさらに改善できる。
【００２４】
図６は、９セル、２列が一体に形成された１８セル、３６Ｖ用の電槽で、（ａ）は、従来のセル間にまたがった間隙部を３セル毎に形成した電槽、（ｂ）は３セル毎に間隙部を一方のセル側にのみ凹設した本発明による電槽をそれぞれ示す要部正面図で、１２はセルの隔壁１１に設けた貫通孔を示す。他の構成部材は、図１又は図４と同じ番号を付記する。
【００２５】
自動車用鉛蓄電池においては、図６に示すような多セルが一体になった電槽の各セルにエレメントが挿入される。各エレメントのストラップ同士が通常、抵抗溶接法と言われる方法で接続される。すなわち、極板群を束ねるストラップから突出した鉛板同士をセル間の隔壁１１に設けた貫通孔１２を通して接触させ、その部分に高電圧をかけ、接触抵抗の発熱により該鉛板を溶融・固化させて接続される。その場合、蓄電池の組立工程上で、前記貫通孔１２をあける（パンチングという）工程が必要である。通常、パンチングマシンを用いて一度に４個ずつあけられる。
【００２６】
その場合、図６（ａ）で示される従来のセル間にまたがって間隙部が形成された電槽では既存の間隙部を有しない電槽用のパンチングマシンを用いた場合には貫通孔Ａ、４個と貫通孔Ｃ、４個は電槽の長さ方向の孔同士のピッチが従来と同じなので既存のパンチングマシンでパンチングできるが、貫通孔Ｂ、４個と貫通孔Ｄ、４個は、電槽の長さ方向の孔同士のピッチが上記貫通孔、ＡおよびＢと異なるので、従来のパンチングマシンを使用することができず、新しいパンチングマシンを導入する必要がある。
【００２７】
一方、（ｂ）に示すように、本発明の方式で間隙部を形成した場合、貫通孔、ａ、ｂ、ｃおよびｄの各４個はいずれも電槽の長さ方向の孔同士のピッチが間隙部を有しない従来の電槽の孔のピッチと同じなので、既存のパンチングマシンが使用できる利点を有している。
【００２８】
図７は、本発明にかかる間隙部が蓋上面に形成した開口部に連通する構造にするための電槽を示す要部正面図で、５ｃは本発明の特徴である一方のセル側に凹設された間隙部を示し、電槽上部に貫通している。他の構成部材は図４と同じ番号を付記する。
【００２９】
図７に示すように、電槽上面に貫通した間隙部５ｃは隣接するセル隔壁１１の一方の面に形成されているので溶着部に直線部分が存在し、セル間にまたがって形成された間隙部に比べてその構造が単純であり、該電槽上面に蓋をのせて接着剤あるいは熱溶着により接合するのが比較的容易であることが分かる。
【００３０】
次に、本発明の効果を具体的に示すために、公称電圧３６Ｖ、定格容量２０Ａｈの制御弁式鉛蓄電池について間隙部を有しない蓄電池、従来のセル間にまたがって形成された間隙部を有する蓄電池、および本発明の隣接するセルの隔壁面に沿って間隙部を一方のセル側に凹設し、該間隙部が蓋上面に設けた開口部と連通している蓄電池について、セルへのエレメント挿入以外は同じ工程を経る場合の組立における生産性の比較を行った。なお、間隙部は従来品および本発明品のいずれも図６に示すような３セル毎に各列に形成した。
【００３１】
試験結果を表１に示す。生産性は、間隙部を有しない蓄電池のそれを１００とした時の比較で表した。
【００３２】
【表１】
2004146088.tif 000003
【００３３】
３セル毎に一方のセル側に間隙部を形成した本発明の蓄電池Ｎｏ．３は、挿入ガイドが使用できない部分が４個所に留まったので、生産性の低下は、間隙部を有していない従来品の蓄電池Ｎｏ．１に対して５％に収まった。一方、セル間にまたがって形成された間隙部を有する蓄電池Ｎｏ．２では、挿入ガイドが使用できない部分が８個所で、そのためエレメント挿入に時間がかかり生産性の低下は１１％になった。
【００３４】
さらに、これらの蓄電池について充・放電試験を実施し、その時の発熱挙動およびセル間の温度ばらつきを調査した。試験条件を以下に示す。
［試験条件］
放電：１００Ａ×３０秒
充電：４５Ｖ（最大電流１００Ａ）×４０秒
試験温度：２５℃恒温室内
試験期間：約２時間
蓄電池内の１８セル全てに温度センサを取り付け、その温度をモニターした。２時間経過後の蓄電池内最高温度、最低温度、温度ばらつき（最高温度−最低温度）を表２に示す。
【００３５】
【表２】
2004146088.tif 000004
【００３６】
表２に示すように、本発明の蓄電池Ｎｏ．３は開口部下部から導入された空気が対流によって上昇し、その際、効率良くセル面の熱を奪っていくので、試験中の最高温度が、間隙部を有しない従来品の９６℃に対して５３℃と大幅に下げることができ、また、セル間の温度差も２５℃に対して１０℃と少なくなった。一方、セル間にまたがって形成された間隙部を有する蓄電池は、開口部が下部のみで空気の循環が不十分で、セルの温度上昇を十分に抑えることができず、最高温度は７５℃になった。
【００３７】
【発明の効果】
以上、詳述したように、セル数の多い蓄電池のセル間に間隙部を設ける場合に、セル間にまたがって間隙部を形成した構造では、エレメントを挿入する際に挿入を容易にするための挿入ガイドが使用できない個所が多くなり、生産性が低下する問題があったが、本発明の間隙部を一方のセル側に凹設した構造を取ることによって、挿入ガイドが使用できない個所が少なくてすむので、生産性の低下を抑制でき、さらに、上記構造にすることのよって蓋上面に設けた開口部に該間隙部を連通させる構造にする場合にも構造が簡単で蓋と電槽との接合が容易である利点も有し、その工業的効果が大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】セル間にまたがって間隙部を設けた従来蓄電池の一例を示す要部断面図。
【図２】間隙部を有しない従来の電槽に挿入ガイドを用いてエレメントを挿入する状態を示す要部断面図。
【図３】セル間にまたがって形成された間隙部を有する電槽にエレメントを挿入する状態を示す要部断面図。
【図４】本発明の実施例１を示す要部断面図
【図５】本発明の実施例２を示す要部断面図。
【図６】１８セル、３６Ｖ用電槽で、従来の間隙部を有する電槽（ａ）および本発明の間隙部を有する電槽（ｂ）をそれぞれ示す要部正面図。
【図７】本発明の間隙部が電槽上部まで貫通した電槽構造を示す要部正面図。
【符号の説明】
１　電槽
２　蓋
３　端子
４　セル
５ａ　従来の間隙部
５ｂ　本発明の間隙部１
５ｃ　本発明の間隙部２
６ａ　従来の開口部
６ｂ　本発明の開口部
７　エレメント
８　ストラップ
９　挿入ガイド
１０　蓋上面に設けた開口部
１１　隔壁
１２　貫通孔
【図１】
2004146088.tif 000005
【図２】
2004146088.tif 000006
【図３】
2004146088.tif 000007
【図４】
2004146088.tif 000008
【図５】
2004146088.tif 000009
【図６】
2004146088.tif 000010
【図７】
2004146088.tif 000011