(57)【要約】【課題】鉛蓄電池は充電末期に水素ガスと酸素ガスが発生するため、静電気による放電火花が電池内部に侵入すると、ガスに引火して破裂する可能性がある。そのため、静電気の電池内部への侵入を防止する。【解決手段】上面を構成する蓋に、電池の内部と電気的に接続された正極端子および負極端子と、蓋に装着させる部品のための開口部とを設けた鉛蓄電池であって、前記正極端子および前記負極端子のいずれか一方と前記開口部の壁面に露出した導電層を介して電気的に接続させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面を構成する蓋に、電池の内部と電気的に接続された正極端子および負極端子と、前記蓋にセル室に開口した部品を装着させるための開口部とを設けた鉛蓄電池であって、前記正極端子および前記負極端子のいずれか一方と前記蓋の内部、もしくは前記端子の近傍で前記蓋の表面または裏面で接続された導電層を前記蓋の少なくとも一部に内包させ、前記正極端子および前記負極端子のいずれか一方と前記開口部の壁面に露出した前記導電層を介して電気的に接続させたことを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
前記導電層の比抵抗が１．６×１０-8Ω・ｃｍ〜１．０×１０2Ω・ｃｍとすることを特徴とした請求項１に記載された鉛蓄電池。
【請求項３】
前記導電層を前記負極端子と接続させたことを特徴とした請求項１〜２に記載された鉛蓄電池。
【請求項４】
前記導電層と前記端子との接続部分が前記蓋に内包されていることを特徴とする請求項１〜３に記載された鉛蓄電池。
【請求項５】
前記蓋に装着させる部品は、液口栓、インジケータ又は熱センサであることを特徴とする請求項１〜４に記載された鉛蓄電池。
【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、過充電時に希硫酸からなる電解液中の水の電気分解により水素ガス及び酸素ガスを発生し、電池内部の空間に滞留する。これらのガスは、放置することにより液口栓のガス排気口より大気中に放出されていくが、満充電の直後は電池内の空間にガスが滞留しており、電池内部に火種が発生した場合、ガスに引火して電池の破損に至る可能性がある。
【０００３】
破損の原因となる火種としては様々なものが考えられるが、その一つとして静電気があげられる。静電気による破損は、電池の周辺で静電気による放電火花が発生して、これが液口栓の外周部などから、電池の内部に侵入する現象に起因するものと考えられる。
【０００４】
上記対策として特許文献１では、表面が絶縁層、内部もしくは下部が非絶縁層の層状体で蓋上面の開口部を覆い、負極端子もしくは電池締め付け金具を含む自動車の車体と接続することで、静電気の帯電および放電火花の電池の内部への侵入を防ぎ、それによる電池の破損を防ぐことが示されている。
【０００５】
特許文献２では、比抵抗が１０4Ω・ｃｍ〜１０8Ω・ｃｍの帯電防止材料を蓋の上に設置し、その一部を負極端子もしくは電池締め付け金具に接続させることで、放電火花が液口栓の外周部やガス排気口部から電池の内部に侵入することなく、帯電防止材料に吸収され、破損を防止できることが示されている。
【特許文献１】特開平４−１０１３５３号公報
【特許文献２】特開平４−２６４３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記特許文献１に示されている絶縁層と非絶縁層の層状体で蓋上面の開口部を覆う場合、液口栓の上部の層状体開口部の側面に非絶縁層が露出しているため、工具や電解液を含む水分等との接触により、正極端子と繋がることで短絡電流が発生し、容量を損失する可能性がある。
【０００７】
また、特許文献２に示されているように、帯電防止材料の比抵抗が１０4Ω・ｃｍ〜１０8Ω・ｃｍの場合、電解液の液面高さ等の電池内部の状態次第では、静電気による放電火花が電池の内部へ侵入して、引火し電池の破損に至る可能性がある。
【０００８】
上記のように、本発明は、短絡および静電気による放電火花で生じる、鉛蓄電池の引火破損を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、上面を構成する蓋に、電池の内部と電気的に接続された正極端子および負極端子と、前記蓋にセル室に開口した部品を装着させるための開口部とを設けた鉛蓄電池であって、前記正極端子および前記負極端子のいずれか一方と前記蓋の内部、もしくは前記端子の近傍で前記蓋の表面または裏面で接続された導電層を前記蓋の少なくとも一部に内包させ、前記正極端子および前記負極端子のいずれか一方と前記開口部の壁面に露出した前記導電層を介して電気的に接続させたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の発明において、前記導電層の比抵抗が１．６×１０-6Ω・ｃｍ〜１．０×１０2Ω・ｃｍとすることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３に記載される発明は、請求項１〜２の発明において、前記導電層を負極端子と接続させることを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明の請求項４に記載される発明は、請求項１〜３の発明において、前記導電層と前記端子との接続部分が前記蓋に内包されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項５に記載される発明は、請求項１〜４の発明において、蓋に装着させる部品は、液口栓、インジケータ又は熱センサであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の鉛蓄電池は、正極端子および負極端子のいずれか一方と、液口栓、インジケータ又は熱センサ等の前記蓋に装着させる部品の開口部の壁面とを導電層を介して電気的に接続させているので、液口栓等の開口部周辺で静電気による放電火花が発生しても、火花は導電層に誘導され、そのエネルギーの大部分が導電層を通り、正極端子あるいは負極端子を介して電池回路内に吸収されるため、静電気による放電火花の電池の内部への侵入がなくなり、電池の引火破損を防止できる。
【００１５】
更に、蓋に常に液口栓、インジケータ又は熱センサ等の前記蓋に装着させる部品を取り付けることにより、液口栓等の開口部の壁面に露出した導電層は電池表面には露出せず、従って、導電層と工具等による短絡電流の発生をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は本発明の鉛蓄電池の概観図であり、図２は本発明の鉛蓄電池の上面図であり、図３は本発明の負極端子周辺部の断面図であり、さらに図３（ａ）は負極端子−液口栓間の拡大図である。
【００１８】
本発明の鉛蓄電池１は、上面を構成する蓋２に、電池の内部と電気的に接続された正極端子３と負極端子４、液口栓５を装着するためセル室に開口した液口栓の開口部５ａ又はインジケータ６を装着するためのインジケータの開口部６ａとを設けている。液口栓の開口部５ａには液口栓５が装着されており、インジケータの開口部６ａにはインジケータ６が装着されている。鉛蓄電池１の内部では、正極、負極およびセパレータで構成された極板群が複数個直列に配し、その正極および負極の両端はそれぞれ別々の極柱７に接続し、極柱７の上端を蓋２と一体成形されている鉛合金のブッシングに溶接することで正極端子３とし、同様に負極側を溶接したものを負極端子４としている。ここで液口栓の開口部５ａおよび液口栓５は、それぞれ１つであってもよく、複数個あってもよい。
【００１９】
本発明の鉛蓄電池１は、蓋２の少なくとも一部に正極端子３および負極端子４のいずれか一方と接続された導電層８を内包させ、導電層８が液口栓の開口部５ａおよびインジケータの開口部６ａの壁面において露出していることを特徴とする。図３ｂを参照した場合、蓋２に内包された導電層８は液口栓の開口部５ａの壁面において露出しており、負極端子４と液口栓の開口部５ａの壁面とは、導電層８を介して電気的に接続されている。また導電層８は正極端子３には接続されていないので、電気的に隔離されている。
【００２０】
上記構成により、液口栓５およびインジケータ６の外周部の周辺で静電気による放電火花が発生しても、火花は導電層８に誘導され、そのエネルギーの大部分が導電層８を通り、負極端子４から極柱７を介して吸収されるため、電池の内部に火花が侵入することを防止する。また、導電層８は液口栓の開口部５ａの壁面に露出しているが、絶縁性の液口栓５が取り付けられており、同様に導電層８が露出しているインジケータの開口部６ａの壁面には絶縁性のインジケータ６が取り付けられているため、電解液を含む水分や工具等との接触による短絡電流の発生も併せて防ぐことができる。
【００２１】
上記の実施形態において、蓋２には熱可塑性樹脂として例えば絶縁性のポリプロピレン樹脂材料を用い、蓋２に埋め込む導電層８には、比抵抗が１０2Ω・ｃｍ以下の材料を用いることで、静電気による放電火花が電池の内部に侵入することを防止する効果が高まるので望ましい。
【００２２】
また、金属のアルミニウム、銅、銀又は鉛等で実現可能な１０-6Ω・ｃｍまでの範囲の比抵抗のものを導電層８に採用しても、静電気による放電火花が電池の内部に進入することを防止する効果を得ることができるが、実用的な金属として比抵抗が１０-6Ω・ｃｍ以下の材料を選択するとコストに大きな影響があるため、一般的に存在する比抵抗が１０-6Ω・ｃｍ〜１０2Ω・ｃｍである導電材料を用いるのが望ましい。
【００２３】
導電層８を形成する導電材料としては、金属材料やそれらを分散させた合成樹脂、カーボン系材料、導電性ポリマー系、もしくはそれらを繊維状にしたもの、これらを分散させた材料によるインサート成形材料、成形部品材料および異材質成形材料等を採用することができる。
【００２４】
上記の実施形態において、導電層８が露出しているのは液口栓の開口部５ａとインジケータの開口部６ａのみだが、蓋２に装着させる別の部品を取り付ける開口部の壁面に導電層８が露出していても同様の効果を得ることができる。蓋に装着させる別の部品として具体的には、参照電極、熱等のセンサ類等が挙げられる。
【００２５】
上記の実施形態において、導電層８に接触するのは負極端子４として説明しているが、導電層８が正極端子３と接触しても同様な効果は得られる。しかしながら、導電層８を負極端子４へ接触させるのは負極端子４自体が還元状態で金属鉛の状態におかれているため、正極端子３の酸化による導電層８との接触不良を抑制でき、好ましい。
【００２６】
また、上記の実施形態において、導電層８と負極端子４との接続部分は蓋２に内包されているが、導電層８が負極端子４もしくは正極端子３の近傍で、蓋２の表面、または裏面で接続していても同様な効果を得ることができる。しかし、導電層８と端子が鉛蓄電池１の表面あるいは内部で接続していると、電解液を含む水分等が接触する可能性がある。従って、導電層８と正極端子３もしくは負極端子４との接続部分を蓋２に内包させたほうが、導電層８と正極端子３もしくは負極端子４とが蓋２の表面あるいは裏面で接続した場合に起こり得る短絡電流の発生による電池の容量の損失を無くすことができるため、好ましい。
【００２７】
更に、上記の実施形態において、導電層８は蓋２に埋め込まれた構造であるが、別の実施形態として、図４に本発明の別の実施形態による鉛蓄電池の蓋の外観図として示した。図４ａでは導電層８を蓋２の表面に設置し、その上から別部品として図４ｂに示した上蓋９を設置することで図４ｃのように導電層を被服した蓋を使用し、それ以外は上記の実施形態と同じ構造でも同様な効果を得ることができるのはいうまでもない。
【実施例】
【００２８】
本発明の効果を確認するために、供試電池としてＪＩＳ  Ｄ  ５３０１始動用鉛蓄電池に規定された９５Ｄ３１電池に、静電気試験機を用いて静電気の印加を行い、液口栓の周辺で放電火花が発生した際における引火破損の状況の確認実験を行った。
【００２９】
実施形態の鉛蓄電池に相当する電池にするために、導電層として金属箔と、カーボンを含有したポリプロピレン（それぞれ厚み０．２ｍｍ）とを使用し、それぞれを前記供試電池の蓋に負極端子と接触するように内包させ、蓋の平面部を構成する厚みを２ｍｍとした。
【００３０】
蓋に内包させた導電層を液口栓の開口部の壁面から露出させることで、負極端子と液口栓の開口部の壁面とが、導電層を介して電気的に接続された状態の鉛蓄電池を作製した。なお導電層は正極端子とは接触しないようにした。導電層として銀箔を用いた電池はＡ、鉛箔を用いた電池はＢ、カーボン含有ポリプロピレンを用いた電池はＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇとしてカーボン含有量を変化させることで比抵抗を制御させ、比較用に導電層を用いない電池はＨとした。更に比較例として、導電層が液口栓の開口部の壁面に露出していない電池（図５）はＩとした。電池Ｉには導電層に銀箔を使用した。
【００３１】
上記の供試電池について、以下に示す条件で静電気印加による引火破損試験を行った。
（１）試験温度：２５℃
（２）試験湿度：５０ＲＨ％
（３）印加条件：３０ｋＶ
静電気の印加は、液口栓の上側５ｍｍから気中放電により行い、電解液面は規定液面に設定し、電池外部に放電火花を発生させることにより破損に至るかどうかで確認を行った。これらの試験条件と静電気引火破損試験の結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１に示した結果から、本発明の電池Ａ〜Ｇは、引火破損が起こりにくいことがわかる。具体的には、電池外部で静電気による放電火花が発生した場合、電池Ａ〜Ｅでは引火破損している。
【００３４】
一方、未対策の導電層を有してない電池Ｈおよび液口栓の開口部の壁面に導電層が露出していない電池Ｉは、引火破損を防ぐことはできずに全ての電池が破損した。
【００３５】
従って、蓋の少なくとも一部に導電層を内包させ、端子と液口栓等の開口部の壁面とを電気的に接続することにより、引火破損が起こりにくくなる。さらに導電層の比抵抗を１０2Ω・ｃｍ以下にすることで、静電気による放電火花が生じても、火花は導電層８に誘導され、そのエネルギーの大部分が導電層８を通り、負極端子４から極柱７を介して吸収されるため、電池の内部で火花を生じることがなくなり電池の破損を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の構成によれば、静電気に起因する引火破損を抑制した鉛蓄電池を提供することができ、工業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態による鉛蓄電池の概観図
【図２】本発明の実施形態による鉛蓄電池の上面図
【図３】（ａ）本発明の実施形態による負極端子周辺部の断面図、（ｂ）負極端子−液口栓間の拡大図
【図４】本発明の別の実施形態による鉛蓄電池の蓋の外観図（（ａ）導電層を蓋の表面に設置した外観図、（ｂ）上蓋の外観図、（ｃ）導電層を被服した蓋の外観図）
【図５】実施例における比較例の鉛蓄電池の断面図
【符号の説明】
【００３８】
１    鉛蓄電池
２    蓋
３    正極端子
４    負極端子
５    液口栓
５ａ  液口栓の開口部
６    インジケータ
６ａ  インジケータの開口部
７    極柱
８    導電層
９    上蓋
【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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