(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕切り壁により複数セルに区画された電槽と、この電槽に収納された正・負極板とセパレータとを積層した極板群を有し、極板面に対向する電槽内壁および仕切り壁に上下方向に複数の平行なリブを有し、前記リブは電槽下方向に向かって傾斜を有してリブ高さが増加する傾斜部とこの傾斜部に連続してリブ高さが一定である定高部を備え、これら傾斜部と定高部の長さの和をリブ長としたときに、前記複数のリブのうち少なくとも一本のリブ長を他のリブ長よりも長くするとともに、前記リブの傾斜部と電槽内壁もしくは仕切り壁とが成す角度であるリブ傾斜角は、長いリブの傾斜角はその他のリブの傾斜角よりも鋭角であり、複数の前記リブの前記定高部の高さが全て同じであって、かつ、前記傾斜部の高さは、前記定高部の高さをこえないことを特徴とする蓄電池。
【請求項２】
左右両端に位置するリブのリブ長を他のリブのリブ長よりも長くしたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池。
【請求項３】
中央部分のリブのリブ長を他のリブのリブ長より長くしたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池。
【請求項４】
定高部の長さは少なくとも極板面の上端から下端の長さを有することを特徴とする請求項１、２および３のいずれかに記載の蓄電池。
【請求項５】
長いリブの上端は電槽内壁もしくは仕切り壁の上端から０〜３０ｍｍの範囲としたことを特徴とする請求項１、２、３および４のいずれかに記載の蓄電池。
【請求項６】
リブの定高部の突出高さは３ｍｍを超えることを特徴とする請求項１、２、３、４および５のいずれかに記載の蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は特に自動車用蓄電池の電槽構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に自動車用蓄電池に用いられている電槽の構造としては、図４に示したように、電槽１８が仕切り壁２０によって複数のセル室２２に区画されている。この仕切り壁２０とこれに対向する電槽内壁２１には、極板群を支持するために４〜６本程度の複数本のリブ１９が平行に上下方向に設けられている。これは自動車用蓄電池の規格のなかで、同一の電槽寸法でも異なる電池特性を持つ鉛蓄電池が定められており、それぞれ極板群の厚みが異なることから、この極板群の厚みの違いをリブの突出高さを変えることで吸収し、セル室内で極板群が安定して保持される構成となっている。
【０００３】
このようなリブ１９の形状としては、リブ突出高さが一定である定高部１９ｂと電槽下方向に向かってリブ突出高さが増加する傾斜部１９ａを有しており、傾斜部１９ａにより容易に極板群がセル室に挿入できる構成としている。また、リブの定高部１９ｂの長さは収納すべき極板群を構成する極板の上端から下端に対応した長さを有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、技術の進展に伴い極板厚みの薄型化や極板群を構成する極板枚数の削減、セパレータの薄型化等により極板群厚みをより小さくすることが可能となり、更なる軽量化の実現が可能となりつつある。一方、蓄電池の寸法自体は上述の通り規格化されているために、従来の構造の電槽をそのまま流用した場合に極板群の厚みとセル室の内寸との間には大きな差が発生することになる。
【０００５】
このような場合、極板群を安定して保持できないことから蓄電池の生産面や性能面に悪影響がでることがわかっておりこれらを解決するためにリブの突出高さを高くして極板群の厚みの減少分を補うことが行われている。しかしながらリブの突出高さをあまりにも高くした場合には、極板群を電槽に挿入する工程において極板群を電槽にスムーズに挿入することができず、特に極板群の両端に位置する極板もしくはセパレータがリブに引っかかり、極板群からめくれあがる工程不良が多発することがわかってきた。一般に、極板群はセパレータと極板とは密に接合されているわけではなく、ただ積層されているだけなので極板群のセル室への挿入前の厚みは挿入後の厚みよりも大きく、リブにより極板群の厚みが狭められながら挿入されていく以上、このような工程不良は避けることが困難なものであった。また、このような工程不良は極板群が損傷を受けて極板群を構成する正極板と負極板とが短絡したり、容量不良が発生したりといった蓄電池の性能に悪影響を及ぼすものであった。
【０００６】
本発明は前記したような電槽内壁と仕切り壁に設けたリブの突出高さを高くするなかで、極板群のセル室への挿入時における極板群の損傷を抑制することにより安定した生産性を維持し、これによる正極板と負極板との短絡や容量不良という不具合の発生を抑制することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した目的を達成するものであり、請求項１の発明は仕切り壁により複数セルに区画された電槽と、この電槽に収納された正・負極板とセパレータとを積層した極板群を有し、極板面に対向する電槽内壁および仕切り壁に上下方向に複数の平行なリブを有し、前記リブは電槽下方向に向かって傾斜を有してリブ高さが増加する傾斜部とこの傾斜部に連続してリブ高さが一定である定高部を備え、これら傾斜部と定高部の長さの和をリブ長としたときに、前記複数のリブのうち少なくとも一本のリブ長を他のリブよりも長くするとともに、前記リブの傾斜部と電槽内壁もしくは仕切り壁とが成す角度であるリブ傾斜角は、長いリブの傾斜角はその他のリブの傾斜角よりも鋭角とし、複数の前記リブの前記定高部の高さが全て同じであって、かつ、前記傾斜部の高さは、前記定高部の高さをこえない蓄電池を示すものである。このような構成により、セル室への極板群挿入時にリブが順次極板群と接しながら挿入されていくとともに、極板群のセル室への挿入時に最初に当接するリブの傾斜が他のリブよりも鋭角であるために極板群がスムーズにセル室に挿入され、リブによって極板群から極板やセパレータがめくれあがる等の損傷と、これによる短絡、容量低下を抑制するものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の発明において左右両端のリブのリブ長を他のリブのリブ長よりも長くしたことを特徴とするものであり、左右両端の他のリブよりも長く設けたリブが極板群挿入時のガイドレールの作用をすることにより、挿入時の位置ずれを抑制する効果を発揮するものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１の発明において中央部分のリブのリブ長を他のリブのリブ長より長くしたことを特徴とするものである。一般に自動車用蓄電池は電槽と電槽の開口部を覆う蓋とを熱溶着により固定しているが、この熱溶着の過程で仕切り壁が変形する場合がある。しかし、本発明によればもっとも変形を受けやすい仕切り壁の中央部のリブを長く設けることによりこの部分での強度を増加させ、変形を抑制する効果が得られるものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１、２もしくは３の発明においてリブの定高部の長さは少なくとも極板面の上端から下端に対応する長さを有するものであり、極板群の保持をより安定して行うことが可能となる。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１、２、３もしくは４の発明において前記の長いリブの傾斜部の上端は電槽内壁もしくは仕切り壁の上端から０〜３０ｍｍの範囲としたものであり、仕切り壁の強度を高めて前記した電槽と蓋との熱溶着時における仕切り壁の変形を抑制できるものである。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１、２、３、４もしくは５の発明において、リブの定高部の突出高さは３ｍｍを超えるものであり、この構成において、本発明の効果をより顕著に得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は本発明の第１の実施の形態による自動車用の鉛蓄電池の電槽を示す図である。電槽１は仕切り壁２により６つのセル室３に区画されている。仕切り壁２とこれに対向する電槽内壁４には電槽の上下方向に４本のリブ５、６を設けている。リブ５、６はそれぞれ突出高が一定である定高部５ｂ、６ｂとこれに連なって電槽上方向に向かって突出高さが低くなるよう（電槽下方向に向かって突出方向が高くなる）傾斜を有する傾斜部５ａ、６ａを有している。ここで左右両側部のリブ５のリブ長（Ｌ５）を中央部のリブ長（Ｌ６）よりも長く設けるものである。すなわち、Ｌ５＞Ｌ６とするものである。また傾斜部５ａ、６ａと仕切り壁２および電槽内壁４との成す角度をそれぞれθ5、θ6としたときにθ5＜θ6とするものである。さらに、リブ５とリブ６のそれぞれの定高部５ｂと定高部６ｂの高さは全て同一である。また、傾斜部５ａ、６ａの高さは、定高部５ｂ、６ｂの高さをこえない。
【００１６】
このような構成によれば図２に示したように極板群７をセル室３に挿入する際に当初、左右両側部のリブ５のみ極板群７に接して極板群が左右方向にずれることを抑制できるとともにすべてのリブが極板群に当接しないので極板群のセル室への挿入抵抗を最小限にとどめることができる。極板群のセル室への挿入過程において極板群７はリブ５の傾斜部５ａに接しながら極板群の厚みが当初の厚みから圧縮されていき、最終的にはリブ５、６の定高部５ｂ、６ｂ間の寸法Ｘとなる。このときリブ５の傾斜角θ5はリブ６の傾斜角θ6に比較して小さく、より鋭角としたので極板群挿入時の傾斜部５ａと極板群の底部とが接することによる極板群にかかる応力を減少させ、挿入時の抵抗を小さくしスムーズに極板群をセル室に挿入することができる。この結果、極板群を構成する極板８やセパレータ９がめくれあがったり等の損傷を受けることなく、これらの損傷による極板群内部の短絡や蓄電池の容量低下を抑制することができる。
【００１７】
図２は図１で示した電槽１に極板群７を挿入した状態を示す図である。極板群７には複数の極板８を集合溶接するとともに、隣接セルとの接続部や外部端子への接続部となる棚部１５が存在するので長さの長いリブ５の傾斜部５ｂはこの棚部１５と干渉しないようリブ５の位置を設定することは言うまでもない。またリブ５、６の定高部５ａ、６ａの高さｈが３ｍｍを超える場合に特に本発明の効果を顕著に得ることができる。傾斜部の５ａの上端５ｃと電槽内壁４もしくは仕切り壁２の上端との寸法Ｙは０から３０ｍｍの範囲に設定することが本発明の効果をより顕著に得る上で好ましい。
【００１８】
極板群７が電槽１に収納された後、セル間の接続が仕切り壁２に設けた孔１０を通して為される。その後、電槽１の開口部に蓋が熱溶着し、端子部を形成した後、電解液が注液される。そして通電によって化成充電が行われて本発明の蓄電池が構成される。
【００１９】
（第２の実施の形態）
本発明による第２の実施の形態を図を用いて説明する。
【００２０】
図３は本発明による第２の実施の形態による自動車用鉛蓄電池の電槽を示す図である。電槽１１は仕切り壁１２により６つのセル室１３に区画されていることは第１の実施の形態となんら変わるところはない。第１の実施の形態と異なる点は仕切り壁１２とこれに対向する電槽内壁１４に設けた上下方向の複数の平行なリブの配置である。第２の実施の形態においてはそれぞれの壁面には５本のリブが形成されている。その中で中央に位置するリブ１６をその他のリブ１７と比較して長く形成するものである。そしてリブ１６、１７ともにリブ突出高が一定である定高部１６ｂ、１７ｂとそれに連続して電槽１１の上方向に向かってリブ突出高が減少する傾斜部１６ａ、１７ａを設けている。さらに、定高部１６ｂと定高部１７ｂの高さは全て同一であり、傾斜部１６ａと傾斜部１７ａの高さは、これら定高部１６ｂと定高部１７ｂの高さをこえない。
【００２１】
この傾斜部１６ａと電槽内壁１４もしくは仕切り壁１２とが成す角度をθ１６、傾斜部１７ａと電槽内壁１４もしくは仕切り壁１２とが成す角度をθ１７とした時に長い方のリブ１６に対応する角度θ１６を短い方のリブ１７に対応する角度θ１７よりも小さくより鋭角とするものである。また長いリブ１６の傾斜部１６ａの上端１６ｃと電槽内壁１４および仕切り壁１２の上端との寸法Ｘは０〜３０ｍｍとするものである。このような構成とした場合、仕切り壁１２の中央部の強度が増加し、電槽１１と蓋とを熱溶着する際に発生する仕切り壁１２のＺ方向への変形を抑制することができる。またリブ１６、１７の突出高が３ｍｍを超える場合に本発明の効果をより顕著に得ることができるのは第１の実施の形態と同様である。電槽１１と蓋との熱溶着以降の工程は第１の実施の形態と同様である。
【００２２】
【実施例】
本発明の第１および第２の実施の形態による蓄電池の電槽と従来の電槽を用いて電槽への極板群の挿入を行い工程不良の発生状況を調査した。第１の実施の形態による蓄電池の電槽としては図１に示した電槽１を、第２の実施の形態による電槽としては図３に示した電槽１１を使用した。また長く設けたリブ５、１６の上端５ｃ、１６ｃと電槽内壁２、１２および仕切り壁４、１４（Ｘ寸法）の上端との距離は１０ｍｍとした。また長く設けたリブ５、１６の傾斜部５ａ、１６ａの上端部の角度θ５、θ１６はいずれも５°とし、短く設けたリブ６、１７の傾斜部６ａ、１７ａの仕切り壁２、１２に対する角度θ６、θ１７はいずれも３０°とした。また長く設けたリブ５、１６の長さは１６３ｍｍ、短く設けたリブ６、１７の長さは１２０ｍｍとした。従来例の電槽としては図４に示した電槽１８を用いた。
【００２３】
従来例の電槽１８のリブ１９の長さは１２０ｍｍとし、傾斜部１９ａと電槽内壁２１あるいは仕切り壁２０との角度θ１９は３０°とした。またすべての電槽１、１１、１８のリブの定高部５ｂ、６ｂ、１６ｂ、１７ｂ、１９ｂの長さは同一寸法とし、少なくとも極板の上端から下端をカバーする寸法とする。これらの本発明による蓄電池電槽１、１１と従来例による蓄電池電槽１８についてリブの定高部５ｂ、６ｂ、１６ｂ、１７ｂ、１９ｂの突出高を１〜８ｍｍまで１ｍｍ毎に変化させて極板群挿入不良率を計測した。評価方法としては極板群を電池で１０個分合計６０セル分の極板群数で工程での挿入テストを行い、極板群挿入不良率を確認した。これらの結果を図５に示す。なお、極板群の厚みはリブの突出高の変化に応じて変化させ、極板群の厚みに対応するリブ間寸法と極板群の厚みとの関係が一定となるよう、配慮した。
【００２４】
図５に示した結果から分かるように、本発明の構成により極板挿入不良率は０であり、安定した生産性が確保できることが判明した。この結果からもあきらかなように、長く設けたリブが中央部の一本だけであってもその効果は極めて高い。また本発明の効果はリブの突出高が３ｍｍを超える場合に特に有効である。
【００２５】
また、別の実験により長く設けたリブの上端は電槽と蓋との溶着部（仕切り壁上端）から３０ｍｍまでの範囲内とすれば熱溶着時における仕切り壁の変形を抑制する効果が得られることが判明した。
【００２６】
また本発明の実施例においては自動車用の鉛蓄電池での例を記載したが、特に鉛蓄電池に限定されるものではない。
【００２７】
【発明の効果】
前記したように本発明の構成によれば、蓄電池電槽への極板群挿入工程における極板群挿入不良の発生を抑制し、この不良により発生する極板群内部の短絡や極板の損傷による蓄電池容量の低下等を防止することができ、蓄電池の生産性や性能を高めるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による蓄電池の電槽を示す図
【図２】本発明の第１の実施の形態による蓄電池の要部断面を示す図
【図３】本発明の第２の実施の形態による蓄電池の電槽を示す図
【図４】従来例の蓄電池の電槽を示す図
【図５】本実施の形態および従来例による蓄電池の電槽を用いた場合の極板群挿入時の不良率を示す図
【符号の説明】
１      電槽
２      仕切り壁
３      セル室
４      電槽内壁
５      リブ
５ａ    傾斜部
５ｂ    定高部
５ｃ    上端
６      リブ
６ａ    傾斜部
６ｂ    定高部
７      極板群
８      極板
９      セパレータ
１０    孔
１１    電槽
１２    仕切り壁
１３    セル室
１４    電槽内壁
１５    棚
１６    リブ
１６ａ  傾斜部
１６ｂ  定高部
１７    リブ
１７ａ  傾斜部
１７ｂ  定高部
１８    電槽
１９    リブ
１９ａ  傾斜部
１９ｂ  定高部
２０    仕切り壁
２１    電槽内壁
【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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