(57)【要約】【課題】極板群における極板間の位置ずれを防止するとともに、当該極板の鉛直方向の膨張による電槽等の極板群周りの部材の破損を防止する。【解決手段】電槽２内に収容された極板群３と前記電槽２の底面２ａとの間に介在して設けられ、前記極板群３における極板３１、３２間の距離を保持するアンカープレート４を備え、このアンカープレート４が、前記極板群３の鉛直方向の膨張を吸収する膨張吸収構造を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電槽内に収容された極板群と前記電槽の底面との間に介在して設けられ、前記極板群における極板間の距離を保持するアンカープレートを備え、
前記アンカープレートが、前記極板の鉛直方向の膨張を吸収する膨張吸収構造を有することを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
前記アンカープレートが、前記極板群の極板間の距離を保持するプレート本体と、前記プレート本体の下面と前記電槽の底面との間に設けられ、前記極板の鉛直方向の膨張を弾性変形により吸収する弾性体、又は、前記膨張を塑性変形により吸収する塑性変形体を備える請求項１記載の鉛畜電池。
【請求項３】
前記アンカープレートが、前記極板群の極板間の距離を保持するプレート本体と、前記プレート本体の下面に設けられて前記プレート本体を支持する支持脚とを備え、前記プレート本体が撓むことにより前記極板の鉛直方向の膨張を吸収するものである請求項１記載の鉛蓄電池。
【請求項４】
前記アンカープレートが、前記極板群の極板間の距離を保持するプレート本体と、前記プレート本体の下面に設けられて前記プレート本体を支持する支持脚とを備え、前記支持脚が前記極板の鉛直方向の膨張に伴い変形することにより前記極板の鉛直方向の膨張を吸収するものである請求項１記載の鉛蓄電池。
【請求項５】
前記プレート本体の下面と前記電槽の底面との間に前記プレート本体の変位に伴って変形する弾性体が設けられている請求項３又は４記載の鉛蓄電池。
【請求項６】
前記極板群における正極板がクラッド式極板であり、
前記プレート本体に前記クラッド式極板の下部連座が溶接又は接着されている２、３、４又は５記載の鉛蓄電池。
【請求項７】
前記アンカープレートが、前記極板群の各極板が嵌ることにより極板間の距離を保持する凹部と、前記凹部内において前記極板に接触するように設けられた接触体とを備え、当該接触体が前記極板群の鉛直方向の膨張により変形又は破壊されることによって前記極板の鉛直方向の膨張を吸収するものである請求項１記載の鉛蓄電池。
【請求項８】
前記アンカープレートが、前記極板群の各極板が嵌ることにより極板間の距離を保持する凹部と、前記凹部内に設けられて前記極板の鉛直方向の膨張を弾性変形により吸収する弾性体、又は、前記膨張を塑性変形により吸収する塑性変形体を備えている請求項１記載の鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛畜電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の鉛畜電池としては、特許文献１に示すように、電槽とこの電槽内に収容される極板群を有する鉛蓄電池において、極板群を構成する正極板、セパレータ及び負極板を水平方向に積層するとともに、それらを樹脂によって電槽に接着して固定したものがある。また、特許文献２に示すように、極板群を構成する正極板、セパレータ及び負極板の下端を連結部に溶着して連結したものがある。なお、この連結部は、電槽の底面に固定されている。これらの構成により、正極板、セパレータ及び負極板が電槽に対して位置決め固定されて、耐振性に優れた鉛蓄電池とすることができる。
【０００３】
上記の構成では、極板群を構成する正極板、セパレータ及び負極板を、樹脂や連結部によって電槽に固定しているので、正極板及び負極板が極板の積層方向だけでなく、極板の積層方向に直交する平面方向においても電槽に対して固定されてしまう。
【０００４】
しかしながら、極板群を構成する正極板及び負極板は、充放電反応時の体積変化及び正極板の腐食に伴い、鉛直及び水平方向の膨張することから、正極板及び負極板が電槽を内側から圧迫して当該電槽が破損する恐れがある。また、正極板及び負極板の鉛直及び水平方向の膨張によりそれら極板が電槽から受ける反力により破損する又は極板に接続されたストラップ等が破損する恐れがある。上記の正極板及び負極板の膨張による電槽の破損について詳述すると、まず正極板及び負極板が鉛直方向に膨張する。この鉛直方向の膨張が最大まで達した後、それ以上鉛直方向に膨張できず、正極板及び負極板は水平方向に膨張する。その結果、正極板及び負極板が鉛直方向及び水平方向に向かって電槽を内側から圧迫し、これにより電槽が破損する。
【０００５】
また、例えば極板高さが２００ｍｍ以上の極板を有する極板群を電槽内に収容して構成される高形の鉛蓄電池では、極板高さが高くなるに連れて正極板及び負極板の位置決めが難しくなり、また、正極板及び負極板の高さ方向（鉛直方向）の膨張分が大きくなり電槽等の極板群周りの部材又は極板自体の破損を起こし易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平６−８４６７７号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０５７６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、極板群における極板間の位置ずれを防止するとともに、当該極板の鉛直方向の膨張による電槽等の極板群周りの部材又は極板自体の破損を防止することをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明に係る鉛畜電池は、電槽内に収容された極板群と前記電槽の底面との間に介在して設けられ、前記極板群における極板間の距離を保持するアンカープレートを備え、前記アンカープレートが、前記極板の鉛直方向の膨張を吸収する膨張吸収構造を有することを特徴とする。
【０００９】
このようなものであれば、極板間の距離を保持するアンカープレートを配置しているので、極板群を電槽内に配置した後に、当該電槽内で極板群を構成するセパレータ及び極板群の位置ずれを防止することができる。また、アンカープレートが膨張吸収構造を備えているので、鉛蓄電池の使用により生じる極板の鉛直方向への膨張を吸収することができ、電槽等の極板群周りの部材又は極板自体の破損を防止することができる。本発明の効果は、例えば極板高さが２００ｍｍ以上の極板を有する極板群を備える鉛蓄電池において、その極板高さが高くなるに連れて顕著となる。
【００１０】
膨張吸収構造を有するアンカープレートの具体的な実施の態様としては、前記アンカープレートが、前記極板群の極板間の距離を保持するプレート本体と、前記プレート本体の下面と前記電槽の底面との間に設けられ、前記極板の鉛直方向の膨張を弾性変形により吸収する弾性体、又は、前記膨張を塑性変形により吸収する塑性変形体を備えることが望ましい。これならば、プレート本体を実質的に変形させることなく弾性体の弾性変形又は塑性変形体の塑性変形により確実に極板の膨張を吸収することができる。なお、プレート本体が実質的に変形しないことから極板とプレート本体との接着部位や溶着部位などの接続部位に過度の応力が掛からないようにして接続部位の破損を防止することができる。
【００１１】
また、前記アンカープレートが、前記極板群の極板間の距離を保持するプレート本体と、前記プレート本体の下面に設けられて前記プレート本体を支持する支持脚とを備え、前記プレート本体が撓むことにより前記極板の鉛直方向の膨張を吸収するものであることが望ましい。これならば、プレート本体と支持脚という簡単な構成により膨張吸収構造を有するアンカープレートを作製することができる。例えばプレート本体及び支持脚を樹脂製にする等により一体成形することができる。
【００１２】
また、前記アンカープレートが、前記極板群の極板間の距離を保持するプレート本体と、前記プレート本体の下面に設けられて前記プレート本体を支持する支持脚とを備え、前記支持脚が前記極板の鉛直方向の膨張に伴い変形することにより前記極板の鉛直方向の膨張を吸収するものであることが望ましい。これならば、プレート本体を強固にしてプレート本体を実質的に変形しない構成として極板とプレート本体との接続部位の破損を防止しながらも、極板の鉛直方向の膨張を吸収することができる。
【００１３】
プレート本体の撓み又は支持脚の変形によって極板の膨張を吸収する構造では、そもそも極板群の重量に耐えられない、或いは極板群の重量により極板が膨張する前から撓み又は変形して膨張分を十分に吸収できなくなる等も考えられる。この場合には、前記プレート本体の下面と前記電槽の底面との間に前記プレート本体の変位に伴って変形する弾性体が設けられていることが望ましい。
【００１４】
ここで、例えば極板高さが２００ｍｍ以上の極板を有する極板群を備える鉛蓄電池では、材料費の低減又は極板間の電気抵抗を下げるため、セパレータはできるだけ薄いものを使用することが望ましいが、互いに隣接する正極板及び負極板同士の極間よりも薄いセパレータでは、極板群を電槽に挿入する際にセパレータが位置ずれを起こしやすくなる。これらは高形の鉛蓄電池になればなるほど顕著になり、工程不良や電池使用中の短絡の原因となる。そのため、極板群を電槽に挿入する前に極板群を構成する正極板及び負極板をプレート本体に溶接又は溶着することによって、極板群を電槽に挿入する際に生じる極板間の位置ずれ及びセパレータの位置ずれを防止することができる。また、極板群を電槽に挿入する作業性を向上させることができる。
【００１５】
また本発明をゲル式又は顆粒式の制御弁式鉛蓄電池に適用した場合には、極板群を電槽に挿入する際又は化成後に電池を倒立させて電解液を排出や換液する場合にも、極板やセパレータの位置ずれを防止することができるので、安価で電気抵抗が低くなお且つ薄いセパレータを選択することができ、高率放電性能に優れた電池を提供することができる。
【００１６】
前記極板群における正極板がクラッド式極板の場合には、その構成を活かして、前記プレート本体に前記クラッド式極板の下部連座が溶接又は接着されていることが望ましい。この場合、プレート本体と下部連座との材質を同一とすることにより、クラッド式極板とプレート本体との溶着強度又は接着強度をより一層強固にすることができる。
【００１７】
前記アンカープレートが、前記極板群の各極板が嵌ることにより極板間の距離を保持する凹部と、前記凹部内において前記極板に接触するように設けられた接触体とを備え、当該接触体が前記極板群の鉛直方向の膨張により変形又は破壊されることによって前記極板の鉛直方向の膨張を吸収するものであることが望ましい。また前記アンカープレートが、前記極板群の各極板が嵌ることにより極板間の距離を保持する凹部と、前記凹部内に設けられて前記極板の鉛直方向の膨張を弾性変形により吸収する弾性体、又は、前記膨張を塑性変形により吸収する塑性変形体を備えていることが望ましい。これならば、凹部内に膨張吸収構造を構成する接触体、弾性体又は塑性変形体を設けることにより、外観形状を概略平板形状とすることができるので、アンカープレートの設置スペースを可及的に小さくすることができる。
【００１８】
上記の各構成においては、特に弾性体を用いた構成において、極板が膨張する前の状態において弾性変形した状態であることが好ましい。これならば、極板が膨張した場合にその膨張分を吸収するだけでなく、極板が収縮した場合にその収縮分を吸収することができ、極板の膨張収縮に関わらず、各極板がアンカープレートにより位置決めされて極板間の距離を保持することができる。
【発明の効果】
【００１９】
このように構成した本発明によれば、極板群における極板間の位置ずれを防止するとともに、当該極板の鉛直方向の膨張による電槽等の極板群周りの部材又は極板自体の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態における鉛蓄電池の部分断面図。
【図２】同実施形態の鉛蓄電池の正極板の構成及びアンカープレートを示す部分断面図。
【図３】アンカープレートの平面形状を示す底面図。
【図４】図１におけるＡ部を示す拡大図。
【図５】アンカープレートの膨張吸収機能を示す模式図。
【図６】アンカープレートの例を示す模式図。
【図７】アンカープレートの例を示す模式図。
【図８】アンカープレートの例を示す模式図。
【図９】アンカープレートの例を示す模式図。
【図１０】アンカープレートの例を示す模式図。
【図１１】アンカープレートの例を示す模式図。
【図１２】アンカープレートの例を示す模式図。
【図１３】アンカープレートの例を示す底面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明に係る鉛畜電池の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態に係る鉛蓄電池１００は、例えばバッテリーフォークリフト用などの電動車両用のものであり、極板高さが２００ｍｍ以上のベント形クラッド式鉛蓄電池である。
【００２３】
具体的にこのものは、図１に示すように、合成樹脂製の電槽２と、当該電槽２に収容された極板群３と、当該極板群３と共に収容される希硫酸からなる電解液（不図示）と、前記電槽２の上部開口を塞ぐ蓋体（不図示）とを備えている。なお、蓋体には、正極端子、負極端子及び液口栓（いずれも不図示）が設けられている。
【００２４】
極板群３は、クラッド式極板である複数の正極板３１及びペースト式極板である複数の負極板３２をセパレータ３３を介して交互に配置して構成されている。そして複数の正極板３１はその上端部が正極ストラップにより一体的に接続されており、複数の負極板３２はその上端部が負極ストラップにより一体的に接続されている。なお、正極ストラップは前記正極端子に電気的に接続され、負極ストラップは前記負極端子に電気的に接続される。
【００２５】
そしてこの鉛蓄電池は、図１及び図２に示すように、電槽２内に収容された極板群３と電槽２の底面２ａとの間に介在して設けられ、極板群３における極板３１、３２間の距離を所定間隔に保持するアンカープレート４を備えている。このアンカープレート４は、極板３１、３２の鉛直方向の膨張を吸収する膨張吸収構造を有する。
【００２６】
このアンカープレート４は、電槽２の底面２ａに配置されるものであり、その上面に極板群３が装着されて支持固定するものである。具体的な構成は、図１〜図４に示すように、極板群３の極板３１、３２間の距離を所定間隔に保持するプレート本体４１と、このプレート本体４１の下面４１ａと電槽２の底面２ａとの間に設けられて極板３１、３２の鉛直方向の膨張を吸収する弾性体４２とを有する。
【００２７】
プレート本体４１は、合成樹脂製のものであり、図３に示すように、概略直方体形状をなす極板群３の底面の略全体を覆う矩形状平板であり、その上面に正極板（クラッド式極板）３１の下部連座３１１が溶着され、負極板（ペースト式極板）３２の格子下部が接着され、セパレータ３３の下端部が接着される。なお、プレート本体４１が極板群３の底面全体を覆う形状として極板群３とプレート本体４１との接続面積を大きくすることで耐振性を向上することができる。
【００２８】
ここでプレート本体４１及び正極板３１の下部連座３１１を同一の合成樹脂製とすることによって、溶着強度を高めている。また、プレート本体４１の上面において負極板３２の格子下部が接着される部分には、当該格子下部が嵌る凹部４Ｍが形成されている（図４参照）。なお、正極板３１、負極板３２及びセパレータ３３とプレート本体４１との接続方法は、上記に限られず、溶着、接着、嵌合等の種々の固定方法を用いることができる。
【００２９】
弾性体４２は、図１等に示すように、プレート本体４１を電槽２の底面２ａに対して複数点で支持するものであり、本実施形態では、複数のコイルばね４２ａにより構成している。これら複数のコイルばね４２ａは、圧縮コイルばねであり、プレート本体４１から受ける荷重がそれぞれ略均一となるように、例えばプレート本体４１の四つ角にそれぞれ１つずつ配置されている（図３参照）。
【００３０】
このように構成したアンカープレート４は、極板群３を電槽２に挿入する前に当該極板群３の底面に固定される。具体的には、アンカープレート４のプレート本体４１の上面に正極板３１の下部連座３１１が溶着され、プレート本体４１の上面に形成された凹部４Ｍ内に負極板３２の格子下部が嵌合接着され、プレート本体４１の上面にセパレータ３３の下端部が接着される。ここで、正極板３１及び負極板３２の極間距離Ｌとセパレータ３３の厚さｔとの関係がＬ＞２．５ｔとなるようにしている。なお、セパレータ３３が凹凸構造を有する場合には、そのベース厚さをｔとする。そして、このようにアンカープレート４が固定された極板群３を電槽２内に挿入して配置する。これにより、極板群３を電槽２に挿入する際に生じ得るセパレータ３３及び極板３１、３２の位置ずれを防止できるとともに作業性を向上させることができる。
【００３１】
そしてこのアンカープレート４により、極板３１、３２が膨張前の状態では、図５（Ａ）に示すように、コイルばね４２ａが縮んでいない自然状態又は若干縮んだ状態（以下、これらを含めて初期状態という。）であり、極板３１、３２が膨張した状態では、図５（Ｂ）に示すように、コイルばね４２ａが極板３１、３２の膨張分縮んで極板３１、３２の膨張を吸収する。なお、前記初期状態から線間密着によりそれ以上縮むことができない状態までのストローク長は、予め想定される極板３１、３２の膨張分よりも大きく設定している。このように極板３１、３２の膨張分をコイルばね４２ａが吸収する構造であるので、プレート本体４１を実質的に変形させることなく、コイルばね４２ａの弾性変形により確実に極板３１、３２の膨張分を吸収することができる。なお、プレート本体４１が実質的に変形しないことから極板３１、３２及びセパレータ３３とプレート本体４１との接続部位に過度の応力が掛からないようにして接続部位の破損を防止することができる。
【００３２】
このように構成した本実施形態に係る鉛畜電池１００によれば、極板３１、３２間の距離を保持するアンカープレート４を配置しているので、極板群３を電槽２内に配置した後に、当該電槽２内で極板群３を構成する正極板３１、負極板３２及びセパレータ３３の位置ずれを防止することができる。また、アンカープレート４が膨張吸収構造である弾性体４２（圧縮コイルばね４２ａ等）を備えているので、鉛蓄電池１００の使用により生じる極板３１、３２の鉛直方向への膨張を吸収することができ、電槽２等の極板群３周りの部材又は極板３１、３２自体の破損を防止することができる。これらの効果は、例えば極板高さが２００ｍｍ以上の極板３１、３２を有する極板群３を備える鉛蓄電池において、その極板高さが高くなるに連れて顕著となる。
【００３３】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではなく、アンカープレート４及び膨張吸収構造としては種々の例が考えられる。
【００３４】
例えば、前記実施形態の弾性体４２の替わりに、プレート本体の下面と電槽の底面との間に設けられて極板の鉛直方向の膨張を塑性変形により吸収する塑性変形体を設けても良い。
【００３５】
また、膨張吸収構造となる弾性体４２のその他の例としては、図６（Ａ）に示すように、側面視において菱形状をなす板ばね４２ｂを用いても良いし、図６（Ｂ）に示すように、側面視において部分円弧状をなす板ばね４２ｃを用いても良い。また、図７に示すように、プレート本体４１を電槽２の底面２ａに対して支持するゴム４２ｄにより構成しても良いし、ゴム発泡体又は樹脂発泡体からなるスポンジ状発泡体（不図示）により構成しても良い。
【００３６】
また、図８に示すように、アンカープレート４が、プレート本体４１と、このプレート本体４１の下面４１ａに設けられてプレート本体４１を支持する支持脚４３とを備えたものとしても良い。そして、プレート本体４１が極板の膨張に伴い撓むように、プレート本体４１の材質又は板厚等を構成を設定して、プレート本体４１が撓むことにより極板３１、３２の鉛直方向の膨張を吸収する膨張吸収構造としても良い。これならば、別途弾性体を設ける必要なく、膨張吸収構造を構成することができる。また、プレート本体４１と支持脚４３という簡単な構成により膨張吸収構造を有するアンカープレート４を作製することができる。さらに、プレート本体４１及び支持脚４３を同一の合成樹脂製にする等により一体成形することができる。なお、プレート本体４１を撓むように構成することで機械的強度を失うことになる等の場合には、図９（Ａ）に示すように、プレート本体４１の下面にばねやゴムといった弾性体４２を設けることが考えられる。なお、図９（Ｂ）に示すように、アンカープレート４をプレート本体４１及び支持脚４３を有する中空構造としても良い。
【００３７】
さらに、図１０に示すように、支持脚４３が極板３１、３２の鉛直方向の膨張に伴い変形することにより、極板３１、３２の鉛直方向の膨張を吸収する膨張吸収構造としても良い。なお、図１０（Ａ）は、極板群３が軽い場合における支持脚４３の構成例を示す図であり、図１０（Ｂ）は、極板群３が重い場合における支持脚４３の構成例を示す図である。極板群３が重くなるほど支持脚４３の本数を多くすることが考えられる。これならば、プレート本体４１を強固にしてプレート本体４１を実質的に変形しない構成として極板３１、３２とプレート本体４１との接続部位の破損を防止しながらも、極板３１、３２の鉛直方向の膨張を吸収することができる。
【００３８】
その上、図１１に示すように、アンカープレート４が、概略平板形状をなすものであり、極板群３の各極板３１、３２が嵌ることにより極板３１、３２間の距離を保持する凹部４Ｍと、この凹部４Ｍ内において極板３１、３２に接触するように設けられた接触体４４とを備えたものとしても良い。そして、接触体４４が極板３１、３２の鉛直方向の膨張により変形又は破壊されることにより極板３１、３２の鉛直方向の膨張を吸収する膨張吸収構造としても良い。接触体４４の構成としては、図１１（Ａ）に示すように凹部４Ｍ内を塞ぐように設けられた膜状をなすものであっても良いし、図１１（Ｂ）に示すように凹部４Ｍ内において内面から内側に突出した突起状をなすものであっても良い。なお、接触体４４の数は図示したように１つ設ける場合に限られず、凹部内に複数設けても良い。
【００３９】
加えて、図１２に示すように、凹部４Ｍ内に、極板３１、３２の鉛直方向の膨張を吸収するばねやゴムといった弾性体４５又は当該膨張を塑性変形により吸収する塑性変形体を設けることで膨張吸収構造としても良い。
【００４０】
前記実施形態及び変形実施形態では、プレート本体４１又はアンカープレート４が極板群３の底面全体を覆うような構成であったが、図１３に示すように、極板群３の一部を積層方向に亘って覆うように装着されるものであっても良い。なお、図１３では２つのプレート本体４１を装着した場合を示しているがこれに限られない。これならば、アンカープレート４の装着位置を任意に指定することができ、また樹脂量を削減することが可能となる。
【００４１】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４２】
１００・・・鉛畜電池
２    ・・・電槽
２ａ  ・・・底面
３    ・・・極板群
３１  ・・・正極板
３２  ・・・負極板
４    ・・・アンカープレート
４１  ・・・プレート本体
４Ｍ  ・・・凹部
４２  ・・・弾性体（膨張吸収構造）
４３  ・・・支持脚
４４  ・・・接触体
４５  ・・・弾性体
【図１】
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【図２】
2013093209.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013093209.tif 000009
【図８】
2013093209.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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