(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉した電槽の内圧が所定以上になったときに内部圧力を開放する安全弁を設けた密閉型蓄電池において、
電槽壁に固着されるとともに電槽内に連通する弁口の周囲にシール突起が突設された弁ケースを有し、
弁口を閉じる弁体が弁ケースに収容されており、
弁体を、シール突起に圧接してシールするシール部とシール部を支持する剛体部と剛体部を弁口に向けて押圧するゴム状弾性部にて構成し、
剛体部の外周と弁ケースの内周面との間に隙間を形成するとともに、剛体部外周の一部を弁ケースの内周面に係合させて弁体を同芯状に位置規制するようにしたことを特徴とする密閉型蓄電池。
【請求項２】
安全弁を、電槽壁に固着されるとともに電槽内に連通する弁口の周囲にシール突起が突設された弁ケースと、シール突起に圧接してシールするシール部を有する弁体と、弁ケースに弁体を収容した状態で弁ケースを閉じるとともに開放口を形成した弁蓋にて構成し、弁体にはシール部を支持する剛体部とこの剛体部と弁蓋との間で圧縮されるゴム状弾性部とを設けたことを特徴とする請求項１記載の密閉型蓄電池。
【請求項３】
密閉電槽内に、多数の正極板と負極板をセパレータを介して積層して構成した極板群と、電槽外面に突設された正極と負極の極端子に接続された集電体と、電解液とを収容配置し、密閉電槽の内圧が所定以上になったときに内部圧力を開放する安全弁を設けた密閉型蓄電池において、
安全弁を、電槽壁に固着されるとともに電槽内に連通する弁口の周囲にシール突起が突設された弁ケースと、シール突起に圧接してシールするシール部とシール部を支持する剛体部とこの剛体部を弁口に向けて押圧するゴム状弾性体とを有する弁体と、弁ケースに弁体を弁体のゴム状弾性体を圧縮した状態で収容して閉じるとともに開放口が形成された弁蓋にて構成しており、
剛体部の外周と弁ケースの内周面との間に隙間を形成するとともに、剛体部外周の一部を弁ケースの内周面に係合させて弁体を同芯状に位置規制するようにしたことを特徴とする密閉型蓄電池。
【請求項４】
ゴム状弾性部の高さ寸法を、径方向寸法と同等以上としたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の密閉型蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は密閉型蓄電池に関し、特に密閉電槽の内圧が一定以上になったときに内部圧力を開放するために設けられている安全弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エネルギー密度の点で優れたニッケル水素電池などのアルカリ二次電池が電気自動車用電源として利用されている。この種の移動用電源においては、電池のメンテナスフリー化が必要であるために密閉型が採用されている。また、このように移動用電源等として利用される蓄電池においては高容量化が必要であるために安全性、信頼性の向上が不可欠であり、密閉電槽の内部圧力が一定以上になった時に内部圧力を開放する安全弁の作動の高精度化、信頼性の向上が要請されている。
【０００３】
従来の密閉型蓄電池に適用されている安全弁としては、図５に示すように、底部中央に弁口４２を形成した弁ケース４１と、その上部を密閉状態で覆うとともに上端部外周に開放口４４を形成した弁キャップ４３とで囲まれた空間内に圧縮状態でゴム状弾性体から成る弁体４５を収容配置したものが知られている。
【０００４】
また、特開平８−３１３９８号公報には、図６に示すように、底部の弁口５２の周囲にシール突部５３を突設した弁ケース５１と、弁ケース５１上部に設置する排気口５５を有した弁蓋５４と、シール突部５３に圧接してシールするシール部５７を有した弁体５６と、弁体５６と弁蓋５４との間に介装されて弁体５６を弁口５２に向けて押圧付勢するばね体５８とから成るものが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図５に示したような安全弁の構成では、弁口４２周囲のシール部分が面シールであるため作動圧のばらつきが大きく、また弁体４５がゴム状弾性体の単体で押圧力とシール性の両方を兼ねていて、弁体４５の変形を制御するのが困難であるため作動圧の適正な設定が難しく、また高温時にはゴム弾性体の膨張により弁ケース４１や弁キャップ４３と弁体４５の接触面積が拡大し、作動圧が上昇してしまうなどという問題があった。
【０００６】
それに対して、図６に示したような安全弁の構成では、上記のような問題は解消されるが、弁体５６をばね体５８にて押圧付勢するようにしているので、押圧付勢力の作用方向を正確にシール突部５３の全周に対して均等に作用するようにするのが困難で、作動圧が不安定になったり、それを防止するために複雑な部品形状にしたり、部品点数が増加したりしてコスト高になるという問題があり、また弁ケース５１と弁体５６が同芯状にならずに弁体５６が弁ケース５１に片当たりしてその摩擦力で動作が不安定になる恐れがあるなどの問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、作動圧のばらつきを小さくでき、また弁体の押圧付勢力の作用方向を弁口周囲のシール圧が全周で均等に作用するようにでき、また弁体を弁ケースに対して同芯状に規制できて高温時を含めて適正な作動を安定的に確保でき、かつ部品数点数が少なく部品形状も簡単で安価に製作できる安全弁を備えた密閉型蓄電池を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の密閉型蓄電池は、密閉した電槽の内圧が所定以上になったときに内部圧力を開放する安全弁を設けた密閉型蓄電池において、電槽壁に固着されるとともに電槽内に連通する弁口の周囲にシール突起が突設された弁ケースを有し、弁口を閉じる弁体が弁ケースに収容されており、弁体を、シール突起に圧接してシールするシール部とシール部を支持する剛体部と剛体部を弁口に向けて押圧するゴム状弾性部にて構成し、剛体部の外周と弁ケースの内周面との間に隙間を形成するとともに、剛体部外周の一部を弁ケースの内周面に係合させて弁体を同芯状に位置規制するようにしたものであり、シール突起に対して剛体部で支持されたシール部を押圧付勢することによって、線シールとなるとともにシール部の変形を制御できて作動圧のばらつきを小さくでき、かつゴム状弾性部で剛体部を押圧付勢しているので、押圧力がシール部の全面に均等に作用してシール圧が全周で均等に作用するようにでき、簡単かつ安価な構成で適正な作動を安定的に確保することができる。
加えて、剛体部の外周と弁ケースの内周面との間に隙間を形成するとともに、剛体部外周の一部を弁ケースの内周面に係合させて弁体を同芯状に位置規制するようにすると、弁体を弁ケースに対して同芯状に規制でき、高温時にも弁ケースと弁体の接触を完全に無くすことができて作動圧の上昇を抑制でき、高温時を含めて適正な作動を安定的に確保できる。
【０００９】
また、安全弁を、電槽壁に固着されるとともに電槽内に連通する弁口の周囲にシール突起が突設された弁ケースと、シール突起に圧接してシールするシール部を有する弁体と、弁ケースに弁体を収容した状態で弁ケースを閉じるとともに開放口を形成した弁蓋にて構成し、弁体にはシール部を支持する剛体部とこの剛体部と弁蓋との間で圧縮されるゴム状弾性部とを設けると、弁ケースと弁体と弁蓋の３部品にて構成でき、部品点数が少なくかつ簡単な構成により安価に製作することができる。
【００１０】
また、本発明の密閉型蓄電池は、密閉電槽内に、多数の正極板と負極板をセパレータを介して積層して構成した極板群と、電槽外面に突設された正極と負極の極端子に接続された集電体と、電解液とを収容配置し、密閉電槽の内圧が所定以上になったときに内部圧力を開放する安全弁を設けた密閉型蓄電池において、安全弁を、電槽壁に固着されるとともに電槽内に連通する弁口の周囲にシール突起が突設された弁ケースと、シール突起に圧接してシールするシール部とシール部を支持する剛体部とこの剛体部を弁口に向けて押圧するゴム状弾性体とを有する弁体と、弁ケースに弁体を弁体のゴム状弾性体を圧縮した状態で収容して閉じるとともに開放口が形成された弁蓋にて構成しており、剛体部の外周と弁ケースの内周面との間に隙間を形成するとともに、剛体部外周の一部を弁ケースの内周面に係合させて弁体を同芯状に位置規制するようにしたものであり、上記作用・効果を奏することができる。
【００１２】
また、ゴム状弾性部の高さ寸法を、径方向寸法と同等以上とすると、ゴム状弾性部の圧縮量のばらつきを確実に吸収できて押圧付勢力を一層安定化でき、作動圧のばらつきを小さくできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の密閉型蓄電池の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１５】
本実施形態の密閉型蓄電池１は、電気自動車用の駆動電源として好適に用いることができるニッケル・水素二次電池であり、図１、図２に示すように、幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する上面開口の直方体状の複数（図示例では６つ）の電槽３をその短側面３ａを共用して相互に一体的に連結して成る一体電槽２にて構成されかつ各電槽３の上面開口は一体の蓋体４にて一体的に閉鎖されている。
【００１６】
各電槽３内には、後で詳細に説明するように、電槽３の長側面と平行な多数の正極板と負極板をセパレータを介して短側面方向に積層してなる極板群５とその両側端面に接合された集電板６が電解液とともに収納され、単電池７が構成されている。
【００１７】
一体電槽２の両端の電槽３の外側の短側面３ａ及び各電槽３、３間の短側面３ａの上端部には接続穴８が形成され、後で詳細に説明するように、両端の電槽３の外側の短側面３ａの接続穴８には正極又は負極の極端子９が装着され、中間の電槽３、３間の短側面３ａの接続穴８を通して両側の単電池７、７が直列接続されている。
【００１８】
蓋体４の上面には、互いに隣り合う電槽３、３の隣接端部において通孔１０が形成されるとともに、蓋体４上にこれら通孔１０、１０間を連通する連通路１２を形成した連通蓋１１が溶着されている。１１ａは、連通蓋１１の内面中央部に突設された補強突起で、連通路１２を閉じない大きさでかつその先端が蓋体４の上面に当接して溶着され、連通蓋１１の耐圧強度を確保している。一体電槽２と蓋体４と連通蓋１１は、ＰＰ／ＰＰＥアロイなどの合成樹脂材料にて構成されており、電解液に対して撥液性を有している。
【００１９】
また、蓋体４には各電槽３の内部圧力が一定以上になったときに圧力を解放するための単一の安全弁１３が配設されている。この安全弁１３については、後で詳細に説明する。また、単電池７の温度を検出する温度検出センサを装着するセンサ装着穴１４が適当な単電池７の極板群５の上端に接するように凹入形成されている。
【００２０】
各電槽３の長側面が一平面を成す一体電槽２の長側面１５には、各電槽３の両側端に対応する位置に上下方向に延びるリブ１６が突設されており、かつリブ１６、１６間には適当ピッチ間隔でマトリックス状に多数の比較的小さな円形の突部１７が突設されている。これらリブ１６と突部１７は同じ高さである。さらに、電槽３の上端部と蓋体４の側面には、リブ１６の延長位置及び突部１７の配置位置に対応してそれらの側面間にわたるように、リブ１６及び突部１７と同じ高さの連結リブ１８ａ及び１８ｂが形成されている。これらリブ１６、突部１７及び連結リブ１８ａ、１８ｂは、一体電槽２を並列配置したときにそれらの間に各電槽３を効率的にかつ均一に冷却するための冷媒通路を形成する。
【００２１】
また、一体電槽２の長側面１５の中心線に対して対称に位置する任意の電槽３の略中央位置に、一体電槽２をその長側面１５で互いに重ねた時に相互に嵌合する複数の位置決め用の突部１９と凹部２０が設けられている。
【００２２】
上記極板群５は、Ｎｉの発泡メタルから成る多数枚の正極板とＮｉのパンチングメタルに活物質を塗着して成る多数枚の負極板とを交互に配置するとともに、各正極板に横方向に開口部を有する袋状のセパレータを被せることにより正極板と負極板の間にセパレータを介装した状態で積層して構成されている。これら正極板群と負極板群は互いに反対側の側縁部が外側に突出され、その側端縁にそれぞれ集電板６が溶着されている。
【００２３】
集電板６を両側端縁に溶着された極板群５は、図２に示すように、集電板６の上端部に外向きに突出形成された接続突部２１を、電槽３の短側面３ａの上端部に貫通形成された接続穴８に嵌入させることによって電槽３に対して位置決めされ、かつ隣接する電槽３、３間で接続穴８に嵌入された接続突部２１、２１の先端同士を溶接接合することによって電槽３の両短側面３ａに固定されるとともに隣接する単電池７の電気的な接続が電池内部で行われている。
【００２４】
また、両端の電槽３の外側の短側面３ａにおいては、極端子９に接続穴８に嵌入する接続突部２２が突設され、接続突部２１、２２の先端同士が溶接接合されている。また、集電板６の接続突部２６又は極端子９の接続突部２２の周囲には環状溝が形成されて短側面３ａとの間のシールを行うＯリング２３が配設されている。
【００２５】
上記安全弁１３は、図３に示すように、蓋体４の上壁に形成された段付き装着筒部２４に、その弁ケース２５を嵌合して溶着することによって一体電槽２に装着されている。２４ａは装着筒部２４の段部に突設されたシール突条である。弁ケース２５の底壁の中央には弁口２６が形成されるとともにその周囲の上面に環状にシール突起２７が突設されている。この弁ケース２５内には、シール突起２７に圧接してシールするシール部２８とシール部２８を支持する剛体部２９とこの剛体部２９を弁口２６に向けて押圧するゴム状弾性部３０とを有する弁体３１が挿入配置され、そのゴム状弾性部３０を圧縮した状態で弁ケース２５の上面開口部に弁蓋３２を嵌合して溶着することによって閉鎖されている。弁蓋３２には、弁体３１の周囲の空間と連通するように開放口３３が形成されるとともに上方に向けて排出ホースを接続する接続口３４が突設されている。
【００２６】
弁体３１は、図３に示すように、剛体部２９の中央部に形成した接続穴３５を通してシール部２８とゴム状弾性部３０を一体成型して構成されている。また、剛体部２９は、角部が弁ケース２５の内周面に摺動自在に係合するような正方形または多角形の樹脂板又は金属板から成り、剛体部２９の外周と弁ケース２５の内周面との間に隙間を形成した状態で弁体３１を弁ケース２５に対して同芯状に位置規制するように構成されている。また、ゴム状弾性部３０の高さ寸法Ｈは、径方向寸法Ｄとほぼ同等またはそれ以上とされている。
【００２７】
以上の構成の密閉型蓄電池１においては、隣接する単電池７の接続を一体電槽２の内部で行うことができ、外部に単電池７の接続構成が露出しないので、密閉型蓄電池１の設置スペースをコンパクトにすることができ、かつ集電板６のプレス成形によって突出成形された接続突部２１にて隣接する単電池７を直列接続しているので、接続部品を別途に必要とせず、少ない部品点数で低コストにて簡単に接続することができ、また接続突部２１が集電板６と一体でありかつ１箇所の溶接で接続されているので、電気抵抗の極めて少ない接続が可能となる。
【００２８】
また、各単電池７の極板群５において、正極板群と負極板群の互いに反対側の側縁部を対向部分から外側に突出させてその突出部に対してその全長にわたって集電板６を固着しているので、各極板の全面から集電板６までの平均距離を短くでき、その結果電池内抵抗値を小さくできるとともに電極活物質の利用率が高くなって電池出力を向上することができる。
【００２９】
また、互いに隣り合う電槽３、３の隣接端部において、蓋体４に通孔１０を形成するとともに、蓋体４上にこれら通孔１０、１０間を連通する連通路１２を形成した連通蓋１１が溶着されており、これによって各電槽３の間の内部圧力を均一化して一部の電槽３の内部圧力の上昇によってその単電池７の寿命が低下し、それに伴って密閉型蓄電池１全体の寿命が短くなるのを防止するとともに、蓋体４に単一の安全弁１３を設けるだけで良く、コスト低下を図ることができる。
【００３０】
そして、その安全弁１３においては、弁ケース２５に設けたシール突起２７に対して剛体部２９で支持されたシール部２８を押圧付勢しているので、線シールとなるとともに、シール部２８が剛体部２９で支持されているのでその圧縮程度のばらつきによって発生する作動圧のばらつきを小さくできる。
【００３１】
また、ブロック状のゴム状弾性部３０で剛体部２９を押圧付勢しているので、ばね体で押圧する場合のようにガイド機構を設けなくても押圧力が作用する方向が傾く恐れがなく、押圧力がシール部の全面に均等に作用してシール圧が全周で均等に作用するようにでき、簡単かつ安価な構成で適正な作動を安定的に確保することができる。
【００３２】
また、剛体部２９の外周の一部が弁ケース２５の内周面に係合して弁体３１が同芯状に位置規制されているので、弁体３１の適正な作動が確保され、特に高温時にも弁ケース２５と弁体３１のゴム状弾性部３０やシール部２８の接触を完全に無くすことができ、高温時を含めて適正な作動を安定的に確保できる。
【００３３】
更に、ゴム状弾性部３の高さ寸法Ｈを、径方向寸法Ｄとほぼ同等またはそれ以上にしたことにより、ゴム状弾性部３０の圧縮量のばらつきを確実に吸収できて押圧付勢力を一層安定化でき、作動圧のばらつきを小さくできる。
【００３４】
また、弁ケース２５と弁体３１と弁蓋３２の３部品にて構成されているので、部品点数が少なくかつ簡単な構成により安価に製作することができ、さらにシール部２８とゴム状弾性部２９を剛体部２９に形成した接続穴３５を通して一体成型しているので、弁体３１を１工程で製造した単一部品で構成でき、さらに構成が簡単になって安価に構成できる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の密閉型蓄電池によれば、以上の説明から明らかなように、シール突起に対して剛体部で支持されたシール部を押圧付勢するようにしたので、作動圧のばらつきを小さくでき、かつゴム状弾性部で剛体部を押圧付勢しているので、押圧力がシール部の全面に均等に作用してシール圧が全周で均等に作用するようにでき、簡単かつ安価な構成で適正な作動を安定的に確保することができる。
加えて、剛体部の外周と弁ケースの内周面との間に隙間を形成するとともに、剛体部外周の一部を弁ケースの内周面に係合させて弁体を同芯状に位置規制するようにすると、弁体を弁ケースに対して同芯状に規制でき、高温時にも弁ケースと弁体の接触を完全に無くすことができ、高温時の作動圧の上昇を抑制して適正な作動を安定的に確保できる。
【００３６】
また、安全弁を、電槽壁に固着されるとともに電槽内に連通する弁口の周囲にシール突起が突設された弁ケースと、シール突起に圧接してシールするシール部を有する弁体と、弁ケースに弁体を収容した状態で弁ケースを閉じるとともに開放口を形成した弁蓋にて構成し、弁体にはシール部を支持する剛体部とこの剛体部と弁蓋との間で圧縮されるゴム状弾性部とを設けると、弁ケースと弁体と弁蓋の３部品にて構成でき、部品点数が少なくかつ簡単な構成により安価に製作することができる。
【００３８】
また、ゴム状弾性部の高さ寸法を、径方向寸法と同等以上とすると、ゴム状弾性部の圧縮量のばらつきを確実に吸収できて押圧付勢力を一層安定化でき、作動圧のばらつきを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の密閉型蓄電池を適用した集合型二次電池の一実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】同実施形態の部分縦断正面図である。
【図３】同実施形態の安全弁の分解断面図である。
【図４】同実施形態の弁体の断面図である。
【図５】従来例の安全弁の断面図である。
【図６】他の従来例の安全弁の断面図である。
【符号の説明】
１  密閉型蓄電池
２  一体電槽
４  蓋体
１３  安全弁
２５  弁ケース
２６  弁口
２７  シール突起
２８  シール部
２９  剛体部
３０  ゴム状弾性部
３１  弁体
３２  弁蓋
３３  開放口
３５  接続穴
【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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