(57)【要約】【課題】極板群の外形寸法を小さくすることなく放熱を低減して、充電受入性の低下を抑制する。【解決手段】極板群２を収容する電槽４と、電槽４の上部開口を閉塞し、凹凸構造を有する蓋５と、蓋５の凹部５Ｍ内に設けられた断熱部１０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極板群を収容する電槽と、
前記電槽の上部開口を閉塞し、凹凸構造を有する蓋と、
前記蓋の凹部内に設けられた断熱部と、を備える鉛蓄電池。
【請求項２】
前記断熱部は常温において減圧空間である請求項１記載の鉛蓄電池。
【請求項３】
前記蓋は、前記断熱部の上に、前記電槽の内部空間と繋がる液戻し空間を有している請求項１又は２記載の鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池は、低温環境下において充電受入性が低下することが知られており、この充電受入性の低下を抑制するために、充電時に発生した熱を用いて電池内部を高温に保つことが考えられている。
【０００３】
具体的には、特許文献１に示すように、極板群を収容する電槽とこの電槽の開口部を封止する蓋とを有する鉛蓄電池において、電槽の側壁に断熱部を設けて側壁からの放熱を低減したものがある。この断熱部は、側壁に形成した密閉空間内に断熱部材を設けた構成、又はその密閉空間を大気圧よりも低い圧力に減圧した構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１４３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、側壁に密閉空間を設ける構成において、断熱効果を確保しつつ機械的強度を担保するためには、側壁を厚くする必要がある。電槽の外形寸法は規格で定められており、この規格に合わせた鉛蓄電池を提供するためには、側壁を厚くした分、極板群を収容する収容空間の幅寸法又は奥行き寸法が小さくなってしまう。そうすると、極板のサイズを小さくする又は極板の枚数を少なくすることなどによって極板群の幅寸法又は奥行き寸法を小さくする必要があり、電池容量の低下に繋がる恐れがある。
【０００６】
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って、極板群の外形寸法を小さくすることなく放熱を低減して、充電受入性の低下を抑制することをその主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明に係る鉛蓄電池は、極板群を収容する電槽と、前記電槽の上部開口を閉塞し、凹凸構造を有する蓋と、前記蓋の凹部内に設けられた断熱部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
ここで、蓋の凹部は、蓋の上面又は下面における樹脂部分に形成されたものであり、排気弁などの排気構造、液口栓などの注液構造及び極柱に接続される端子を除いた部分に形成されたものである。この凹部は、少なくとも極板群の高さ寸法を制約しないデッドスペースを形成するものである。
また、蓋が中蓋及び上蓋からなる二重蓋構造の場合には、前記蓋の凹部は、前記中蓋又は上蓋の凹部である。この二重蓋構造を有するものとしては、例えば、複数のセル室を有する鉛蓄電池において、各セル室からの排気を一括して行う一括排気流路を中蓋及び上蓋により構成したものが考えられる。
【０００９】
この鉛蓄電池であれば、蓋に断熱部を設けているので、蓋からの放熱を低減することができる。これにより、電池内部を高温に保つことができ、充電受入性の低下を抑制することができる。
また、蓋に断熱部を設けることにより、極板群を収容する収容空間の幅寸法及び奥行き寸法が小さくならないので、極板群の幅寸法及び奥行き寸法を小さくする必要が無い。さらに、蓋の凹部内は極板群の高さ寸法を制約しないデッドスペースであり、この凹部内に断熱部を設けることにより、極板群の高さ寸法を小さくする必要も無い。これにより、電池容量を維持したまま鉛蓄電池からの放熱を低減することができる。その上、蓋の凹部内に断熱部を設けているので、鉛蓄電池の高さ方向の外形寸法も大きくする必要が無い。
その他、電槽の高さ寸法が大きくなるにしたがって、従来のように側壁に密閉空間を設ける構成では、その製造（例えば射出成型）が困難となるが、蓋に断熱部を設ける構成は、電槽の高さ寸法による影響を受けずに製造することができる。
【００１０】
蓋には排気構造、注液構造、極柱及び端子などが設けられているので、前記凹部は、蓋の上面及び下面に部分的に形成される。そうすると、断熱部は蓋全体に設けることはできずに、平面視における断熱部のサイズは小さくなる。このため、前記断熱部が常温において減圧空間であれば、減圧空間が小さくなり、この減圧空間を形成する形成壁が樹脂製のものであっても、その変形を抑えることができる。
【００１１】
上記の通り、蓋に断熱部を設けることによって電池内部からの放熱が抑えられる。その結果、電池内部が高温になり、電解液が蒸発して生じる水蒸気が増加することが想定される。水蒸気が増加すると電解液が減少して、電池が劣化したり、頻繁に補水しなければならないという問題が生じる。
この問題を好適に解決するためには、前記蓋は、前記断熱部の上に、前記電槽の内部空間と繋がる液戻し空間を有していることが望ましい。
この液戻し空間は、断熱部の上に位置しているので、電槽内部の熱により温められにくく、また、外気により冷やされやすくなる。その結果、液戻し空間において水蒸気を凝縮し易くし、電槽内に戻して電解液の減少を抑えることができる。
【００１２】
低温環境下において、鉛蓄電池の充電受入性が低下するため、アイドリングストップ車に搭載された鉛蓄電池では、充電不足となり易く、短寿命となり易い。また、ＳＯＣが低下して始動不能になるという問題が発生する。
そのため、本発明は、アイドリングストップ車用の場合に、その効果が一層顕著となる。
【００１３】
自動車用途の鉛蓄電池の中では、四輪用液式鉛蓄電池はエンジンルームに配置されるため寒い冬でも比較的暖かい環境で使用されるが、四輪用及び二輪用制御弁式鉛蓄電池はそれに比べて寒い環境に置かれることが多い。
そのため、本発明は、制御弁式の場合に、その効果が一層顕著となる。特に二輪車用は外気温と同じ環境に置かれて、最も寒い環境になるため、本発明は、二輪車用の場合に、その効果が一層顕著となる。
【発明の効果】
【００１４】
このように構成した本発明によれば、蓋の凹部内に断熱部を設けているので、極板群の外形寸法を小さくすることなく放熱を低減して、充電受入性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の鉛蓄電池の構成を模式的に示す正面断面図である。
【図２】同実施形態の減圧空間の形成方法の一例を示す模式図である。
【図３】変形実施形態の鉛蓄電池の構成を模式的に示す正面断面図である。
【図４】変形実施形態の鉛蓄電池の構成を模式的に示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明に係る鉛蓄電池の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
本実施形態に係る鉛蓄電池１００は、制御弁式のものであり、図１に示すように、正極板２１、負極板２２及びセパレータ３を有する極板群２と、極板群２を収容する複数のセル室を有する直方体箱形状の電槽４と、電槽４の上部開口を閉塞する蓋５とを備えている。なお、この鉛蓄電池１００は、例えばアイドリングストップ車又は二輪車等に搭載される。
【００１８】
極板群２は、複数の正極板２１及び複数の負極板２２を、多孔質体からなるセパレータ３を介して直方体形状となるように交互に積層したものである。正極板２１は、例えば鉛合金からなる正極格子に正極活物質を保持させたものである。また、負極板２２は、例えば鉛合金からなる負極格子に負極活物質を保持させたものである。
【００１９】
極板群２の上部に位置する正極ストラップ２３は、複数の正極板２１の耳部同士を一体化して集電するものである。複数のセル室それぞれに設けられた正極ストラップ２３のうち最外側一方のセル室に設けられた正極ストラップ２３の上部には正極柱２４が設けられている。それ以外の正極ストラップ２３の上部には、セル間接続導体（不図示）が設けられている。また、極板群２の上部に位置する負極ストラップ２５は、複数の負極板２２の耳部同士を一体化して集電するものである。複数のセル室それぞれに設けられた負極ストラップ２５のうち最外側他方のセルに設けられた負極ストラップ２５の上部には負極柱（不図示）が設けられている。それ以外の負極ストラップ２５の上部にはセル間接続導体２６が設けられている。
【００２０】
蓋５は、例えばポリプロピレン樹脂（ＰＰ）等の樹脂製のものであり、排気弁６などの排気構造及び注液口７などの注液構造が設けられている。なお、注液口７に排気構造を設けて排気構造及び注液構造を一体としても良い。また、蓋５の上面には、正極端子８及び負極端子（不図示）が設けられており、この正極端子８には蓋５の下面側から正極柱２４が接続されている。
【００２１】
この蓋５の上面及び下面には、上記の部品６〜８及びそれらを固定するための蓋５に設けられた固定構造部５１などにより凹凸構造が形成されている。
【００２２】
そして、この凹凸構造における凹部５Ｍ内に断熱部１０が設けられている。本実施形態の断熱部１０は、常温（１５〜２５℃）において大気圧よりも低い圧力とされた減圧空間である。この減圧空間１０は、凹部５Ｍの空間の一部を封止して密閉空間を形成する樹脂製の形成壁１１により形成され、凹部５Ｍの内面と形成壁１１の内面とにより囲まれた空間である。
【００２３】
断熱部１０が設けられる凹部５Ｍは、少なくとも極板群２の高さ寸法を制約しないデッドスペースを形成するものであり、蓋５の上面及び下面において、上記の部品６〜８とは異なる位置の樹脂部分に形成されている。つまり、この断熱部１０が設けられる凹部５Ｍは、平面視において上記の部品６〜８とは重ならない位置に形成され、断熱部１０は、平面視において上記の部品６〜８とは重ならない位置に設けられる。
【００２４】
減圧空間１０の形成方法としては、例えば以下が考えられる。
まず、電槽４に溶着される前の蓋５に対して、その凹部５Ｍ内に形成壁１１を溶着する。これにより、凹部５Ｍに密閉空間が形成される。この形成壁１１には、図２に示すように、減圧生成部１２が設けられている。この減圧生成部１２は、形成壁１１の貫通方向にスライド可能に設けられた引き抜き部１２１を有する。この引き抜き部１２１は、例えばＯリング等のシール部材により気密状態を保ったままスライドする。なお、凹部５Ｍ内に形成壁１１を溶着した状態で引き抜き部１２１は、形成壁１１の内側に位置している（図２の［減圧前］参照）。
そして、この引き抜き部１２１を形成壁１１の外側に向かって引き抜くことによって、密閉空間の容積が大きくなりその圧力が小さくなる。なお、外側に引き抜かれた引き抜き部１２１は、内側に移動しないように固定される。これによって、減圧空間１０が形成される（図２の［減圧後］参照）。なお、引き抜き部１２１は１つの形成壁１１に複数設けても良い。
【００２５】
このように構成した本実施形態に係る鉛蓄電池１００によれば、蓋５に断熱部１０を設けているので、蓋５からの放熱を低減することができる。これにより、電池内部を高温に保つことができ、充電受入性の低下を抑制することができる。
【００２６】
また、蓋５に断熱部１０を設けることにより、極板群２を収容する収容空間の幅寸法及び奥行き寸法が小さくならないので、極板群２の幅寸法及び奥行き寸法を小さくする必要が無い。さらに、蓋５の凹部５Ｍ内は極板群２の高さ寸法を制約しないデッドスペースであり、この凹部５Ｍ内に断熱部１０を設けることにより、極板群２の高さ寸法を小さくする必要も無い。これにより、電池容量を維持したまま鉛蓄電池１００からの放熱を低減することができる。さらに、蓋５の凹部５Ｍ内に断熱部１０を設けているので、鉛蓄電池１００の高さ方向の外形寸法も大きくする必要が無い。
【００２７】
さらに、電槽４の高さ寸法が大きくなるにしたがって、従来のように側壁に密閉空間を設ける構成では、その製造（例えば射出成型）が困難となるが、蓋５に断熱部１０を設ける構成は、電槽４の高さ寸法による影響を受けずに製造することができる。
【００２８】
その上、蓋５に部分的に形成された凹部５Ｍを有効活用して減圧空間１０を形成しているので、減圧空間１０が小さくなり、この減圧空間１０を形成する樹脂製の形成壁１１の変形を抑えることができる。
【００２９】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００３０】
例えば、前記実施形態の構成に加えて、図３に示すように、蓋５は、断熱部１０の上に、電槽４の内部空間と繋がる液戻し空間１３を有するものであっても良い。この液戻し空間１３は、平面視において断熱部１０と少なくとも一部が重なるように形成される。つまり、電槽４の内部空間と液戻し空間１３との間に断熱部１０が位置する配置である。この液戻し空間１３は、断熱部１０によって電槽内部の熱により温められにくく、また、外気により冷やされやすくなる。その結果、液戻し空間１３において水蒸気を凝縮し易くし、電槽４内に戻して電解液３の減少を抑えることができる。
【００３１】
また、断熱部である減圧空間１０に、熱反射フィルムを設ける構成としても良い。このように減圧空間１０に熱反射フィルムを設けることによって、電槽側からの熱を熱反射することができ、熱の放出をさらに低減することができる。また、密閉空間を減圧することによる断熱効果の一部を断熱フィルムで補うこともできる。これにより、密閉空間の減圧の程度を和らげることができ、密閉空間を減圧することにより必要な蓋５の機械的強度の確保が簡単になる。
【００３２】
減圧空間１０を形成する方法は、前記実施形態の他に、以下のものが考えられる。
例えば断熱部となる空間に常温よりも高い温度の気体を封入し、その後、当該空間内を常温に下げることによって減圧空間を形成しても良い。
また、常温よりも高い温度環境下において、断熱部となる空間を形成し、その後、当該空間内を常温に下げることによって減圧空間を形成しても良い。
さらに、減圧環境下において、断熱部となる空間を形成することによって減圧空間を形成しても良い。
【００３３】
さらに、蓋５の凹部５Ｍ内に設ける断熱部１０は、減圧空間を有する別部材を凹部５Ｍ内に配置することによって構成しても良い。また、断熱部１０は、蓋５の材質（例えばポリプロピレン樹脂（ＰＰ））の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する断熱材料又は熱反射フィルムを凹部内に配置して構成しても良い。これらの構成は、既製のものを凹部５Ｍ内に取り付けるだけでよく、減圧空間を形成する場合に比べて、その製造が簡単である。
【００３４】
その上、前記実施形態では、蓋５の下面に形成された凹部５Ｍに断熱部１０を設ける構成であったが、蓋５の上面に形成された凹部に断熱部１を設ける構成であっても、蓋５からの放熱を抑えることができる。
【００３５】
加えて、例えば、複数のセル室を有する鉛蓄電池１００の場合には、蓋５の内部に、各セル室からの排気を一括して行う一括排気流路が設けられる場合がある。この一括排気流路は、中蓋及び上蓋からなる二重蓋構造により形成される。この場合には、中蓋又は上蓋に形成された凹部内に断熱部１０を設けても良い。
【００３６】
また、前記実施形態の注液構造は注液口であったが、図４に示すように、液口栓１４であっても良い。図４においては、液口栓１４に加えて制御弁６を有する構造を示しているが、制御弁６を有さず、他の排気構造を有するものであっても良い。
【００３７】
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】
【００３８】
１００・・・鉛蓄電池
２    ・・・極板群
４    ・・・電槽
５    ・・・蓋
５Ｍ  ・・・凹部
１０  ・・・断熱部
１３  ・・・液戻し空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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