(57)【要約】【課題】セル間接続をオーバーパーティション方式で形成した制御弁式鉛蓄電池に振動衝撃を加えた際に、端子用極柱の破断を制御し、耐振動性を顕著に改善することを目的とする。【解決手段】端子極柱を形成したストラップに、当該ストラップより突出するセル固定用突起を形成する。このセル固定用突起の先端を、蓋の内側に設けたセル固定用充填剤ポットに収納した状態で、セル固定用充填剤ポット中でエポキシ樹脂等の充填剤で固定する。これにより、セルが、端子極柱とセル間接続用極柱に加えて、セル固定用突起の３点で蓋に固定されるため、振動衝撃時の端子極柱の破断が抑制され、耐振動性において顕著に優れた制御弁式鉛蓄電池を得ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と、負極板と、前記正極板と前期負極板の間に配置したセパレータと、同極性の極板耳を集合溶接するストラップを備えたセルを複数有し、
前記セルは、電槽内を隔壁で区画形成してなるセル室に収納され、かつ前記隔壁を介して隣接しあう前記セルを直列接続するセル間接続部を有し、
前記セル間接続部は、前記セルのストラップに設けた極柱間を前記隔壁を越えて配置した接続体で接続してなり、
前記電槽の開口部を閉じる蓋の内側には前記セル間接続部と前記隔壁の先端部を収納する封止剤充填ポットと、前記封止剤充填ポットに充填され、前記セル間接続部と前記セル室間を封止する封止剤を有し、
前記セルの直列接続において両端に位置する端セルの一方の極性のストラップから突出する端子極柱を有し、
前記蓋の外面に陥没部を有し、
前記陥没部の底に前記端子極柱を挿通する貫通孔を有し、前記陥没部に充填され、前記端子極柱を封止する充填剤を有し、
前記端子極柱を有した前記ストラップから突出するセル固定用突起を有し、
前記蓋の内側面に前記セル固定用突起の少なくとも先端部を収納するセル固定用充填剤ポットと、前期セル固定用充填剤ポットに充填した充填剤内に、前記セル固定用突起の少なくとも先端部を配置した制御弁式鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御弁式鉛蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池は、バックアップ用、エンジン始動用や電動車用といった様々な用途に用いられている。中でも、二輪車のエンジン始動用や、電動カート、電動二輪車用としては、補水を必要とせず、また設置方向の自由度が高い、制御弁式鉛蓄電池が用いられている。
【０００３】
図４は、従来の制御弁式鉛蓄電池の構造の一例を示す図である。なお、図４では、構造の理解を容易にするために、電槽４０１に蓋５０１を装着するより以前の状態を示している。正極板とガラス繊維や構成樹脂繊維マットからなる、セパレータと負極板とを積層して、同極性の極板耳４０５、４０５´同士を接続するストラップ４０６、４０６´とからなるセル４０７、４０７´をセル室４０８に収納する。なお、セル室４０８は、電槽４０１内を隔壁４０９によって区画形成されたものである。
【０００４】
２０Ａｈを超えるような、所謂、中容量の制御弁式鉛蓄電池では、セル間接続を隔壁に設けた貫通孔を介して行なう、  スルーパーティション方式が主流である。このような接続は、抵抗溶接やプラズマ溶接によって行なわれる。これは、セル室内の、セル上方の空間（デットスペース）が、隔壁を介したセル間接続を可能とする程度に確保可能であるからである。
【０００５】
一方、容量が２０Ａｈを下回るような、小形の制御弁式鉛蓄電池では、セル上方のデッドスペースも中容量の電池に比較して小さいため、スルーパーティション方式のセル間接続に替えて、図４に示したような、セル間接続用の接続体４１０を隔壁４０９を超えて配置する、オーバーパーティション方式のセル間接続が行われる。
【０００６】
オーバーパーティション方式では、ストラップ４０６、４０６´から突出して形成したセル間接続用の極柱４１１、４１１´間を接続体４１０で接続する。図４は、Ｕ字状に配置された６個のセル４０７、４０７´が直列接続した例を示しているが、直列接続の両端に位置する端のセル４０７´には、電池端子の外部導出に用いる、端子極柱４１２がストラップ４０６、４０６´に突出形成されている。
【０００７】
図５は、図４で示した電槽４０１の開口部に蓋５０１を装着して組み立てた状態を示す断面図である。蓋５０１の電池内側面には、接続体４１０と極柱４１１、４１１´を収納する封止剤ポット５０２が形成されており、この封止剤ポット５０２に、エポキシ樹脂等の耐酸性の封止剤５０３を充填固化することによって、極柱４１１、４１１´と接続体４１０で構成されたセル接続部５０４が封止剤５０３によって封止される。
【０００８】
また、隔壁４０９の上部が封止剤５０３中に浸漬されることによって。隣接するセル室４０８との間が液密、気密に封止される。
【０００９】
端子極柱４１２は、蓋５０１の外面に設けた端子封口の陥没部５０５の底に形成した貫通孔５０６を通してセル室４０８の外に導出される。端子極柱４１２の先端には端子板５０７が接続される。陥没部５０５には封止剤充填ポット５０２に充填したものと同様の封止剤５０３が充填され、端子極柱４１２が封口される。
【００１０】
図４及び図５に示したような、オーバーパーティション方式のセル間接続を施した制御
弁式鉛蓄電池を、電池使用中に振動衝撃が加わる用途にて用いた場合、制御弁式鉛蓄電池が受ける振動衝撃によって、電池内部のセル４０７、４０７´へ加速度が与えられる。この加速度とセル４０７、４０７´の質量に応じた応力がセル４０７、４０７´に加えられることになる。このような応力は、端のセル４０７´では、セル間接続用の極柱４１１もしくは極柱４１１´と、端子極柱４１２に加わり、それ以外の中間のセル４０７では、セル間接続用の２本の極柱４１１、４１１´に加えられる。
【００１１】
端に位置するセル４０７´と中間に位置するセル４０７とでは、セル室４０８内での固定状態が異なる。端に位置するセル４０７´では、端子極柱４１２の封止深さが、セル間接続用の極柱４１１、４１１´の封止深さより浅くならざるを得ないため、電池に振動衝撃が加わった場合、端のセル４０７では、セル間接続用の極柱４１１、４１１´に比べて、封止深さがより浅い端子極柱４１２が変形を開始し、更に振動衝撃が継続して加えられると、端子極柱４１２とストラップ４０６もしくはストラップ４０６´との接続部付近で、端子極柱４１２が破断するという課題が見られる。
【００１２】
しかしながら、図４及び図５に示したような、従来の制御弁式鉛蓄電池は、端子極柱４１２の封止深さを、セル間接続用の極柱４１１、４１１´と同等に確保し、端子極柱４１２の破断を制御しようとすると、陥没部５０５をより深く設定し、陥没部５０５のセル室４０８側の面である下面５０５ａがストラップ４０６もしくはストラップ４０６´の上面と接続する位置まで下げる必要が生じる。このような設計では、セル４０７´の高さの製造ばらつきによっては、陥没部５０５の下面５０５ａとストラップ４０６及び／もしくはストラップ４０６´とが干渉し、電槽４０１に蓋５０１が装着不能となってしまう。
【００１３】
また、端子極柱４１２を形成したストラップ４０６、４０６´を極柱１１１、１１１´を形成したストラップ４０６、４０６´よりも低い位置に形成する手法もあるが、ストラップ４０６、４０６´の下面と、このストラップ４０６、４０６´と異なる極柱の極板の肩との間のクリアランス量が少なくなり、極板の振動や腐食等による変形によって、内部ショートが発生しやすいという課題があるため、不適切である。
【００１４】
一方、鉛蓄電池に振動衝撃が加わった際の、耐久性を高める手法として、特許文献１には、蓋から垂下する支持片でストラップの圧接保持する構成が示されている。このような構成は、前記したように、ストラップの寸法公差が高い方にばらつきを生じた場合には、支持片が、過大な力でストラップに圧接されることとなり、振動衝撃によって、支持片やストラップが破断することになる。また、蓋の電槽への装着が不可能となる場合もある。
【００１５】
逆に、ストラップの寸法公差が低い方へばらつきを生じた場合には、支持片とストラップとが接触しないため、支持片でセルを保持する効果自体が損なわれてしまう。
【００１６】
また、特許文献２には、セルの両肩付近をＰＰ樹脂等の補強用の梁を形成することが示されており、梁を電槽の内壁や隔壁とで都合することによって、セルの電槽内における移動を制御することが示されている。
【００１７】
しかしながら、このような方式は、ポリエチレンセパレータを用いた自動車用の鉛蓄電池では、セパレータと補強用の梁とが溶着されるために、耐振動性を高めることができるものの、制御弁式鉛蓄電池のような、ガラス繊維マットやＰＰ樹脂等の合成樹脂繊維マットのセパレータを用いたものでは、セパレータと補強用の梁とを溶着することは困難であり、仮に溶着したとしても、電池に振動が加わった際に、梁とセパレータの溶着部付近でセパレータが破断するため、耐振動性を高めることは困難であった。
【特許文献１】特開昭５８−１６６６３２号公報
【特許文献２】特開平７−２０１３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、セル間接続を、前記したような、オーバーパーティション方式で形成した制御弁式鉛蓄電池の、振動衝撃時の端子用の極柱の破断を制御し、耐振動性を顕著に改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記した課題を解決するために、本発明は、正極板と、負極板と、前記正極板と前記負極板の間に配置したセパレータと、同極性の極板耳を集合溶接するストラップを備えたセルを複数有し、前記セルは、電槽内を隔壁で区画形成してなるセル室に収納され、かつ前記隔壁を介して隣接しあう前記セルを直列接続するセル間接続部を有し、前記セル間接続部は、前記セルのストラップに設けた極柱間を前記隔壁を越えて配置した接続体で接続してなり、前記電槽の開口部を閉じる蓋を有し、前記蓋の内側には前記セル間接続部と前記白壁の先端部を収納する封止剤充填ポットと、前記封止剤充填ポットに充填され、前記セル間接続部と前記セル室間を封止する封止剤を有し、前記セルの直列接続において両端に位置する端セルの一方の極性のストラップから突出する端子極柱を有し、前記蓋の外面に陥没部を有し、前記陥没部の底に前記端子極柱を挿通する貫通孔を有し、前記陥没部に充填され、前記端子極柱を封止する充填剤を有し、前記端子極柱を有した前記ストラップより突出するセル固定用突起を有し、前記蓋の内側面に前記セル固定用突起の少なくとも先端部を収納するセル固定用充填剤ポットと、前期セル固定用充填剤ポットに充填した充填剤内に、前記セル固定用突起の少なくとも先端部を配置した制御弁式鉛蓄電池を示すものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、単子用の極柱を形成したストラップに、新たにセル固定用突起を形成し、その先端部をセル固定用充填剤ポット中の充填剤中に配置することによって、セルと蓋とを２点で強固に固定するため、端子用の極柱の破断が抑制できるという、顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施形態による、制御弁式鉛蓄電池１０１の構成を説明する。図１は、本発明の制御弁式鉛蓄電池の構造を示す図である。なお、図１では、構造の理解を容易にするために、電槽１０２に蓋２０１を装着する以前の状態を示している。図２及び図３は、電槽１０２に蓋２０１を装着した状態での断面を示す図であり、特に図２は端短セルにおける断面図である。正極板１０３とガラス繊維マットからなるセパレータ１０４と負極板１０５とを積層し、同極性の極板耳１０６、１０６´同士を接続するストラップ１０７、１０７´を形成したセル１０８、１０８´をセル室１０９に収納する。なお、セル室１０９は、電槽１０２内を隔壁１１０によって区画形成したものである。
【００２２】
本発明の制御弁式鉛蓄電池１０１では、ストラップ１０７、１０７´から突出して形成したセル間接続用の極柱１１１、１１１´間を接続体１１２で接続する。接続体１１２は隔壁１１０の上方を越えて配置される。
【００２３】
図１は、Ｕ字状に配置された６個のセル１０８、１０８´が直列接続した例を示しているが、直列接続の両端に位置する端のセル１０８´には、電池端子の外部導出に用いる、端子極柱１１３がストラップ１０７，１０７´に突出形成されている。
【００２４】
本発明では、端セル１０８´の、ストラップ１０７，１０７´の、端子極柱１１３を形成するとともに、セル固定用突起１１４もあわせて形成する。
【００２５】
図２は、図１で示した電槽１０２の開口部に蓋２０１を装着して、本発明の制御弁式鉛蓄電池１０１を組み立てた状態を示す断面図である。なお、図２は、端子極柱１１３とセル固定用突起１１４の断面が表れる位置における断面である。
【００２６】
端子極柱１１３は、蓋２０１の外面に設けた端子形成用の陥没部２０２の底に形成した貫通孔２０３を通じてセル室１０９の外に導出される。端子極柱１１３の先端には、必要に応じて端子板１１６が接続される。なお、端子構造によっては、端子板１１６は必ずしも必要でなく、例えば、端子極柱１１３の頂面にボルトもしくはナット（いずれも図示せず）をインサート成型し、これらのボルトもしくはナットを電池外面に露出させた構造としてもよい。
【００２７】
陥没部２０２には耐酸性を有する。エポキシ樹脂等の封止剤２０４が充填され、端子極柱１１３が封口される。なお、エポキシ樹脂等の封止剤２０４を未硬化の状態で、陥没部２０２に充填する際、端子極柱１１３と貫通孔２０３との間隙を、封止剤２０４がセル室１０９に流入し、陥没部２０２内の封止剤２０４の量が、端子極柱１１３の封口に必要な量を下回る場合があるため、この封止剤２０４のセル室１０９への流入を抑制するため、端子極柱１１３にゴム製のＯリング２０５を装着することができる。
【００２８】
本発明では、セル固定用突起１１４が蓋２０１の内側に設けたセル固定用充填剤ポット２０６内に配置され、このセル固定用充填剤ポット２０６内に充填された充填剤２０８で固定される。
【００２９】
充填剤２０８は、セツ固定用突起１１４を介してセル１０８´を固定するものであることから、それにふさわしい強度と耐酸性を有したものを用いるが、封止剤２０４と同様、エポキシ樹脂を用いることができる。
【００３０】
セル固定用突起１１４を介してセル１０８´をセル室１０９内に固定できるため、従来の制御弁式鉛蓄電池で生じていた、振動衝撃時の端子極柱１１３の破断を顕著に抑制することができる。
【００３１】
図３は、本発明の制御弁式鉛蓄電池１０１の他の断面を示す図であり、図３では、端子極柱１１３と極柱１１１，１１１´の断面が表れる位置での断面図である。
【００３２】
蓋２０１の内側には、接続体１１２と極柱１１１、１１１´とからなるセル間接続部１１５を収納する封止剤充填ポット２０７が形成されており、この封止剤充填ポット２０７に、エポキシ樹脂等の耐酸性の封止剤２０４を充填固化することによって、セル間接続部１１５が封止剤２０４によって封止される。
【００３３】
また、隔壁１１０の上部が封止剤２０４中に浸漬されることによって、隣接するセル室１０９間が液密、気密に封止される。
【００３４】
図２に示したように、本発明の制御弁式鉛蓄電池１０１では、新たに設けたセル固定用突起１１４をセル固定用充填剤ポット２０６内で充填剤２０８により固定する。また、その固定深さも極柱１１１，１１１´と同等レベルに確保できる。また、端のセル１０８´では、極柱１１１もしくは極柱１１１´、端子極柱１１３及びセル固定用突起１１４で蓋２０１に固定されるため、振動衝撃時にセル１０８´に加わる応力がこれらの３点に分散される。その結果、振動衝撃による端子極柱１１３の破断が抑制され、耐振動性に優れた制御弁式鉛蓄電池を得ることができる。
【００３５】
図２では、２つのセル固定用充填剤ポット２０６を独立して配置した例を示したが、これらを連続したものとしてもよい。また、封止剤充填ポット２０７とセル固定用充填剤ポット２０６とを独立して設けた例を示しているが、例えば、蓋２０１と電槽１０２とを封止剤２０４で接合する場合、蓋２０１に電槽１０２と嵌合する溝部（図示せず）を形成し、この溝部に封止剤２０４を配置し、この溝部を介して封止剤充填ポット２０７とセル固定用充填剤ポット２０６を連続して設けてもよい。このような構成においては、封止剤２０４と充填剤２０８とする。
【００３６】
本発明では、ストラップ１０７，１０７´の高さばらつきがあったとしても、セル固定用突起１１４の先端位置にばらつきが生じても、その先端位置がセル固定用充填剤ポット２０６の底と干渉しない範囲でそのばらつきを吸収することができる。このような構成は、前記した特許文献１における支持片を用いた構成で生じる問題を発生させることがない。
【００３７】
また、特許文献２とは異なり、ストラップ１０７，１０７´を直接固定することができるため、特許文献２で生じるようなセパレータ破損も発生させることがない。また、ＰＰ樹脂等の固定用の材料を新たに準備する必要がなく、セル間接続部１１５を封止する封止剤２０４を、充填剤２０８としてそのまま使用可能である。
【００３８】
また、セル固定用突起１１４と、極柱１１１，１１１´とを共通部品とすることにより、制御弁式鉛蓄電池１０１を構成する部品種を増加させることがないため、生産性の面でも好ましい。なお、セル固定用突起１１４は、極柱耳１０６，１０６´に櫛歯状の鋳型を装着し、セル固定用突起１１４用、端子極柱１１３用及び極柱１１１，１１１´用の鉛部品を鋳型に載置し、極柱耳１０６，１０６´上に足し鉛（図示せず）を配置し、この足し鉛をバーナー炎で溶融凝固させる、バーニング法によってストラップ１０７，１０７´を形成すると同時に、ストラップ１０７，１０７´にセル固定用突起１１４、端子極柱１１３及び極柱１１１，１１１´を一体に形成することができる。
【００３９】
なお、バーニング法による溶接でなくとも、キャストオン法によって、溶融鉛から一括して、ストラップ１０７，１０７´、セル固定用突起１１４、端子極柱１１３及び極柱１１１，１１１´を一体に鋳造して形成してもよい。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例により、本発明の効果を説明する。図１、図２及び図３に示した、本発明の実施形態による制御弁式鉛蓄電池１０１（本発明例）と、図４及び図５に示した、従来例の制御弁式鉛蓄電池を、二輪車用電池に求められる上下単振動による振動試験を行い、これら各電池の耐振動性を比較した。
【００４１】
供試電池として、本発明例及び従来例の制御弁式鉛蓄電池１２Ｖ１２Ａｈを各６個づつ作成した。振動試験の条件は、加速度６８．６ｍ／ｓｅｃ２とし、振動数５０〜５００Ｈｚで２時間、上下方向に振動を加えた。その結果を表１に示した。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
振動終了後、各電池の開路電圧を計測したところ、本発明例の電池では、約１２．６Ｖであり、正常値を示していた。一方、比較例の電池では、電圧が測定できず、異常な状態を示していた。なお、本発明例の電池については放電試験を行なったところ、１０時間率放電において、規定容量である１２Ａｈを超える１４Ａｈが確保されており、特性上の問題を生じていなかった。
【００４４】
さらに、各電池を分解し、内部を調査したところ、従来例の電池では、両極の端子極柱４１２が破断していた。なお、セル間接続部５０４には何らの異常も認められなかった。
【００４５】
本発明の電池では、両極の端子極柱１１３、セル間接続部１１５及びセル固定用突起１１４の変形や破断はなく、形状的にも初期状態を維持しており、何ら異常は発生していなかった。本発明例の電池では、セル固定用突起１１４によって、セル１０８´の振動が抑制され、従来例の電池に比較して、顕著に耐振動性が向上した。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、制御弁式鉛蓄電池の耐振動性を顕著に向上できることから、本発明は、二輪車等の振動衝撃が加わる環境下で使用される電池に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の制御弁式鉛蓄電池の構成を示す図
【図２】本発明の制御弁式鉛蓄電池を示す断面図
【図３】本発明の制御弁式鉛蓄電池の他の断面を示す図
【図４】従来の制御弁式鉛蓄電池の構成を示す図
【図５】従来の制御弁式鉛蓄電池を示す断面図
【符号の説明】
【００４８】
１０１  制御弁式鉛蓄電池
１０２  電槽
１０３  正極板
１０４  セパレータ
１０５  負極板
１０６、１０６´  極板耳
１０７、１０７´  ストラップ
１０８、１０８´  セル
１０９  セル室
１１０  隔壁
１１１、１１１´  極柱
１１２  接続体
１１３  端子極柱
１１４  セル固定用突起
１１５  セル間接続部
１１６  端子板
２０１  蓋
２０２  陥没部
２０３  貫通孔
２０４  封止剤
２０５  Ｏリング
２０６  セル固定用充填剤ポット
２０７  封止剤充填ポット
２０８  充填剤
４０１  電槽
４０５、４０５´  極柱耳
４０６、４０６´  ストラップ
４０７、４０７´  セル
４０８  セル室
４０９  隔壁
４１０  接続体
４１１、４１１´  極柱
４１２  端子極柱
５０１  蓋
５０２  封止剤充填ポット
５０３  封止剤
５０４  セル間接続部
５０５  陥没部
５０５ａ  下面
５０６  貫通孔
５０７  端子板
【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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