(57)【要約】【課題】鉛蓄電池の充電末期に発生する水素ガスと酸素ガスとが電槽内に滞留したときに、静電気の放電火花による電池破損を抑制するとともに実使用時の安全性、信頼性さらに作業性を改善することを目的とする。【解決手段】蓋に、セル毎に対応する液口を有し、液口の周囲を環状に囲む導電層を設け、導電層はセルの電気的接続方向へ一体に構成され負極端子に接続されることで、静電気を導電層を介して吸収し、引火による破損を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性材料からなる蓋に各セルに対応する液口栓を装着する液口を有し、前記液口の周囲を環状に囲むように蓋の表面に導電層を設け、前記導電層は、セルの電気的接続方向へ連続に一体に構成されるとともに負極端子に電気的に接続することを特徴とした鉛蓄電池。
【請求項２】
前記導電層は、前記液口から間隙を有して環状に蓋の表面に設けることを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池。
【請求項３】
前記導電層と前記液口との前記間隙における蓋の表面に撥水部分を有することを特徴とする請求項２記載の鉛蓄電池。
【請求項４】
前記蓋の表面には、前記液口の周囲を環状に前記蓋の表面より高くなるように凸部を設け、前記凸部の外表面を前記導電層で覆うことを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池。
【請求項５】
前記導電層は、表面を絶縁シートで覆われているとともに、前記液口の周囲を環状に囲むように露出部分を設けたことを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池。
【請求項６】
前記導電層の表面を多孔性撥水材で被覆することを特徴とする請求項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、鉛蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉛蓄電池は、内燃機関を動力源とする車両等に搭載され始動用の動力源として使用されている。これらの鉛蓄電池は車両に搭載された発電機により車両が走行中に充電されるが、停車時間が長い場合に多くの付属装置により充電不足になったり、ライト等の消し忘れ等により放電が進行したりした場合には、電池を取り外した状態で充電器により直接充電することがある。
【０００３】
鉛蓄電池は充電末期に電解液の電気分解が起き、鉛蓄電池の内部には水の電気分解で発生した水素ガスと酸素ガスが滞留する。ここで発火源があると、急激な燃焼が生じ、場合によっては電池の破損になることがある。一方、静電気が原因とも推定される電池破損も生じることもある。例えば、電池を乾布で拭いた場合や、人が静電気を帯電した状態で電池に触れようとした際にも静電気が放電し、その火花が発火源になることもある。
【０００４】
それらの課題を解決するため、特許文献１には、蓋の表面部分に電気的に導通する部材を領域的に設け、導通部材を端子に接続するなどが提案されている。しかし、静電気が電池内に侵入する経路は、液口栓や液口の近傍が多く、蓋の表面に導通する部分を格子状（領域的）に張り巡らすと静電気侵入経路近傍に導電層が存在しない場合があり、静電気を確実に捕まえられないという現象を生じていた。
【０００５】
さらに、特許文献２には、表面が絶縁層で裏が導電性の層状体をふた上面に設け、液口部を覆う方法も提案されている。この場合、電池の実使用時における補液作業では層状体を取り外さなければならず、さらに硫酸電解液により、層状体が腐食されることもあった。
【特許文献１】特開平１１−２３３０７８号公報
【特許文献２】特開平４−１０１３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前述したような静電気の放電火花による電池破損を抑制するとともに実使用時の安全性、信頼性さらに作業性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、絶縁性材料からなる蓋に各セルに対応する液口栓を装着する液口を有し、前記液口の周囲を環状に囲むように蓋の表面に導電層を設け、前記導電層はセルの電気的接続方向へ連続に一体に構成されるとともに負極端子に電気的に接続することを特徴とした鉛蓄電池を示すものである。
【０００８】
本発明の請求項２に係る発明は、前記導電層は、前記液口から間隙を有して環状に蓋の表面に設けることを特徴とする鉛蓄電池を示すものである。
【０００９】
本発明の請求項３に係る発明は、前記導電層と前記液口との前記間隙における蓋の表面に撥水部分を有することを特徴とする鉛蓄電池を示すものである。
【００１０】
本発明の請求項４に係る発明は、前記蓋の表面には、前記液口の周囲を環状に前記蓋の表面より高くなるように凸部を設け、前記凸部の外表面を前記導電層で覆うことを特徴とする鉛蓄電池を示すものである。
【００１１】
本発明の請求項５に係る発明は、前記導電層は、表面を絶縁シートで覆われているとともに、前記液口の周囲を環状に囲むように露出部分を設けたことを特徴とする鉛蓄電池を示すものである。
【００１２】
本発明の請求項６に係る発明は、前記導電層の表面を多孔性撥水材で被覆することを特徴とする鉛蓄電池を示すものである。
【発明の効果】
【００１３】
前記した本発明の構成によれば、鉛蓄電池の取り扱い中における静電気の放電火花による電池破損を抑制するとともに、実使用時の漏液による導電層の腐食を抑制することで、安全性、信頼性さらに作業性を向上させた鉛蓄電池を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面により説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態１における鉛蓄電池の外観図及びＡ−Ａ´断面図である。鉛蓄電池は、電槽１の上部に蓋２が一体化され、蓋２には各セルに対応する液口３を有し、液口３には液口栓４が装着されており、負極端子５と正極端子６とが設けられている。
【００１６】
ポリプロピレン樹脂からなる蓋２の表面は、各セルの液口３を２ｍｍ〜８ｍｍの幅で環状に囲むように導電層７を設け、各セルの環状の導電層７は電気的接続方向に接続しており、導電層７の一部が負極端子５に接続されている。導電層７は、液口３の周囲、各セルの連続化および負極端子５への接続のために連続した一連のシート状に形成する。
【００１７】
導電層７は、厚み１００μの鉛箔の裏面に耐酸性粘着剤を有したシートで、蓋２の表面に貼り付け、負極端子５の円柱に対応するよう導電層７の開口部を装着させても良いが、負極端子５は鉛合金製であるので溶接することもできる。導電層７に用いる材料には、金属系で鉛、銅、アルミニウム等の箔で一般的に入手し易い材料が適しており、金属系材料よりも導電性が劣るが、カーボン系材料や導電性ポリマを用いた材料を用いても同様な効果を得ることができる。さらに、液口３の近傍に配置されるため耐酸性を有した材料や耐酸処理を施した材料を用いるのが好ましい。また、これらの材料に耐酸性粘着剤を施したラベルとして貼り付けても良い。
【００１８】
導電層８を負極端子５に接続するのは、負極端子自体が還元状態で金属鉛の状態で存在するためであり、正極端子６は酸化状態で表面に不導体物質を生じる可能性があるため、静電気を確実に吸収するためには負極端子５を用いるのが好ましい。さらに、始動用の鉛蓄電池は負極が車両へ接続されるため、車両に搭載された状態においての短絡を防止することも可能となる。
【００１９】
蓄電池への静電気の通常の放電は、正極端子６、負極端子５および液口栓４と発電要素との間で起こるため、蓄電池と人体の間で蓄えられた静電気が、最初に近付いた発電要素で放電が起こる。正極端子６および負極端子５の場合は、正極端子６の極柱６ａおよび負極端子５の極柱５ａを介して電池内部に吸収することができるが、液口栓４の近傍での静電気の放電は電池内部に吸収できず、液口３から電池内部に直接放電するため火花が電池内で飛ぶことになる。このため、上記のように構成することで、静電気が前記液口３近傍で電池へ放電する際に、液口近傍に環状に導電層８が存在すると、静電気は導電層８を伝わり負極端子５を介して電池内部に吸収される。
【００２０】
本発明の好ましい形態として、図２は本発明の鉛蓄電池における液口を環状に囲む導電層の説明図及びＡ−Ａ´断面図である。導電層７と液口３の間に間隙８を設けることで、間隙８により液口栓及び液口から這い上がった電解液の硫酸と導電層７との接触を抑制させ、導電層の腐食および導電層が硫酸に接触することにより生じるリーク電流を防止できる。間隙８の幅は、１ｍｍ〜５ｍｍ程度に設定するのが望ましい。
【００２１】
本発明の好ましい形態として、図３は、本発明の導電層７と液口３の間隙８に撥水剤を有した鉛蓄電池の説明図及びＡ−Ａ´断面図である。液口３の周囲近傍における間隙８の表面に、フッ素樹脂エマルジョンを塗布した後に焼き付けて乾燥させることにより形成した撥水剤９で被覆することにより、液口３から漏出した硫酸が導電層７へ移行するのを防止し、セル間リークと導電層７の腐食を抑制できる。
【００２２】
本発明の好ましい形態として、図４は、液口周囲に環状凸部１０有した鉛蓄電池の説明図及びＡ−Ａ´断面図であり、蓋の液口３の周囲を環状に前記蓋の表面より高くなる環状凸部１０を設ける。環状凸部１０は蓋と一体に成型してもよいが、蓋と同じリング状ポリプロピレン樹脂１１を液口の周囲に蓋と溶着一体化して、リング状ポリプロピレン樹脂１１の上側と外側の外表面を覆うように導電層７を形成させる。蓋２の表面からの環状凸部１０は、高い方が静電気を吸収し易いが、始動性鉛蓄電池の実用性として高さは１ｍｍ〜３０ｍｍ程度に設定すると良い。
【００２３】
本発明の好ましい形態として、図５は、導電層７の液口３を除き絶縁被覆した鉛蓄電池の説明図及びＡ−Ａ´断面図であり、導電層７の液口３の周辺部と負極端子５との接続部５ｂを除いて絶縁シート１２で覆ったことである。この導電層７は、液口３に対応するように開口させて幅を広く帯状にて形成し配置した後に、各セルの液口３を環状に囲むように導電層７が露出する絶縁シート１２で、導電層を覆うことにより構成する。絶縁シート１２は、裏面に粘着性を有した０．２ｍｍのポリプロピレン製のシートを用いることができる。
【００２４】
本発明の好ましい形態として、図６は、図１の鉛蓄電池の導電層表面を多孔性撥水処理した説明図及びＡ−Ａ´断面図である。図１の鉛蓄電池に用いた導電層７の表面に撥水層１３を形成したもので、撥水層１３は粉末状のフッ素樹脂もしくはシリコン系樹脂を、導電層７に使用する鉛箔の非接着面すなわち表面に付着させ、多孔性を失わない範囲で焼成させる。この撥水層１３を設けることで、液口３から漏れた硫酸に導電層７が腐食されるのを防止するとともに液リークも低減できる。
【００２５】
以上の説明において導電層７の固定に耐酸性粘着材を用いたが、導電層を蓋２に設けた凹部内に嵌め込む方法や、蓋とともに一体成型する方法を用いても良い。
【実施例】
【００２６】
以下の実施例により本発明の効果を説明する。
【００２７】
供試電池としてＪＩＳＤ５３０１始動用鉛蓄電池に規定されている５５Ｂ２４Ｌを用いた。本発明の供試電池Ａ１〜Ａ６は、発明を実施するための最良の形態にて説明した構成により作成した電池で、各６個作成して試験を実施した。供試電池の内容は、下記のとおりである。
【００２８】
Ａ１は、本発明の好ましい形態として、図１にて構成された供試電池
Ａ２は、本発明の好ましい形態として、図２にて構成された供試電池
Ａ３は、本発明の好ましい形態として、図３にて構成された供試電池
Ａ４は、本発明の好ましい形態として、図４にて構成された供試電池
Ａ５は、本発明の好ましい形態として、図５にて構成された供試電池
Ａ６は  本発明の好ましい形態として、図６にて構成された供試電池
【００２９】
図７には比較の鉛蓄電池の説明図及びＡ−Ａ´断面図として、従来の鉛蓄電池の構成を示した。比較の供試電池Ｂは、鉛蓄電池は、本発明に用いた電池と同じ５５Ｂ２４Ｌを６個準備した。蓋２の表面で各セルに対応するように液口３を有しており、液口の周囲に鉛箔の格子状導電層７ａを配置して、格子状導電層７ａの末端が負極端子５に接続するように構成した。液口３に最も近い格子状導電層７ａまでの間隔８は、本発明の供試電池と同じ１ｍｍ〜５ｍｍに設定した。
【００３０】
以上の各供試電池について次の評価試験を行った。
【００３１】
（実験１）
液口栓周囲に静電気を印加して電池の破損の発生状況を調査した。供試電池を５時間率で１０時間充電した後、更に充電を継続しながら静電気による試験を行った。静電気は負極端子と蓋の上部に５ｍｍ離して設置した電極間に３０ｋＶを印加した。電極の位置は鉛蓄電池上面寸法２５ｃｍ×１２．５ｃｍの範囲を５ｍｍ間隔のメッシュを設定し、メッシュを形成する交点上を移動させ、各交点で１回、供試電池１個で約１３００回静電気を印加した。これらの試験結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
本発明によるＡ１〜Ａ６の供試電池は６個とも破損するものはなかったが、Ｂの比較電池では６個中１個引火による破損が発生した。破損したＢの電池を調査した結果、電圧を印加した交点が液口の近傍であり、導電層に静電気が吸収されなかったためと推定された。
【００３４】
（実験２）
供試電池を５時間率で１０時間充電後、霧吹きで希硫酸電解液を３０ｃｃ蓋の表面に噴霧して１ヶ月間放置し、開路電圧の変化と導電層の腐食状況を調べた。これらの結果を表２に示した。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
導電層の状況では、○はまったく影響を受けなかったものを示し、△は導電層の表面に腐食が見られたが、導電層としての機能を有していたものを示し、×は腐食により導電層の欠損が見られたもので導電層の機能を失っていたものを示す。比較例の供試電池Ｂは導電層と正極端子間に液絡が出来たために著しく腐食が進んだ。そのためにリーク電流が増加し電圧低下も生じたものと考えられた。本発明のＡ３、Ａ４およびＡ５は導電層を覆われている部分が多いため、ほとんど腐食は見られずリーク電流による回路電圧の低下も少なかった。Ａ１は導電層が蓋表面に露出している構造であるので、電圧低下は見られたものの導電層の機能を有しており、静電気を十分に吸収できる状態であった。また、Ａ６は表面に撥水層を施したが、撥水層の信頼性に若干の差があったためリーク電流を生じたものと考えられた。
【００３７】
上記のように、液口の周囲を環状に囲む導電層を設け、負極端子に電気的に接続することで、液口近傍で生じる静電気を確実に導電層に吸収することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように本発明の構成によれば、静電気の放電火花による電池破損を抑制するとともに実使用時の安全性、信頼性さらに作業性を改善する鉛蓄電池を得ることができるため工業上、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）本発明の鉛蓄電池の外観図、（ｂ）Ａ−Ａ´断面図
【図２】（ａ）液口を環状に囲む導電層を有した鉛蓄電池の説明図、（ｂ）Ａ−Ａ´断面図
【図３】（ａ）導電層と液口の間隙に撥水剤を有した鉛蓄電池の説明図、（ｂ）Ａ−Ａ´断面図
【図４】（ａ）液口周囲に環状の凸部有した鉛蓄電池の説明図、（ｂ）Ａ−Ａ´断面図
【図５】（ａ）導電層の液口部を除き絶縁被服した鉛蓄電池の説明図、（ｂ）Ａ−Ａ´断面図
【図６】（ａ）図１の鉛蓄電池の導電層表面を撥水処理した説明図、（ｂ）Ａ−Ａ´断面図
【図７】（ａ）比較の供試電池の鉛蓄電池の説明図、（ｂ）Ａ−Ａ´断面図
【符号の説明】
【００４０】
１    電槽
２    蓋
３    液口
４    液口栓
５    負極端子
５ａ  負極端子の極柱
５ｂ  負極端子との接続部
６    正極端子
６ａ  正極端子の極柱
７    導電層
７ａ  格子状導電層
８    間隙
９    撥水剤
１０  環状凸部
１１  リング状ポリプロピレン樹脂
１２  絶縁シート
１３  撥水層
【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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【図６】
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【図７】
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