JP5003301B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents

Description

本発明は、電槽内に形成されたセル室内に電解液とともに極板群を収容してなる鉛蓄電池に関するものである。

鉛蓄電池においては、例えば特許文献１に示されているように、正極板と負極板とをセパレータを介して積層して、正極板の耳部どうし及び負極板の耳部どうしをそれぞれ正極ストラップ及び負極ストラップにより接続した構成を有する極板群を、電槽本体内に形成された複数のセル室内にそれぞれ収容した後、各セル室内に収容された極板群の正極ストラップの端部に設けた極柱及び負極ストラップの端部に設けた極柱をそれぞれ、セル室間の隔壁を貫通させた溶接部（セル間接続部）を通して、隣接するセル室内の極板群の負極ストラップの端部に設けた極柱及び正極ストラップの端部に設けた極柱に接続している。このようにして電槽本体内の各セル室に極板群を収容した後、電槽本体の上端に形成された開口部を閉じるように蓋を配置して、電槽本体と蓋との接合部をシールし、電槽本体と蓋とにより電槽を構成する。その後電槽の蓋に設けられた注液口から各セル室内に電解液を注入して電池の組み立てを完了する。
特開２００２ー１７０５９３号公報

上記のような構成を有する鉛蓄電池を、自動車、建設機械、農業機械等の車両に搭載した場合、車両の振動により、極板群が振動したときに、極板群を構成している極板間で相対的な変位が生じて、ストラップに剪断方向の力が加わり、また極板群とセル室の壁面との間に相対的な変位が生じて、極柱やセル間を接続している溶接部に力が加わるため、ストラップ、極柱、或いはセル間接続部に亀裂が生じたり、これらの部分が折損したりすることがあった。

本発明の目的は、振動が加わった場合に極柱やストラップ或いはセル間を接続している溶接部に亀裂が生じたり、これらの部分が折損したりするのを防止することができるようにした鉛蓄電池を提供することにある。

本発明は、電槽の各セル室内に極板群を加圧した状態で収容してなる鉛蓄電池に係わるもので、本発明においては、極板群の上面の中央部に極板群の積層方向に延びる枠部を有する極板群固定部材が配置される。そして、極板群固定部材の枠部の内側に樹脂が注入されて、該樹脂が極板群固定部材及び極板群の上面の前記枠部の内側に位置する部分に接着されるとともに、極板群固定部材がセル室の内面に接着される。

上記のように、極板群の上面の中央部に枠部を有する極板群固定部材を配置して、該極板群固定部材の内側に注入した樹脂を極板群固定部材及び極板群の上面に接着するとともに、極板群固定部材をセル室の内面に接着すると、極板群の上部の中央部付近が極板群固定部材を骨材として樹脂で固められた状態になるため、鉛蓄電池に振動が加わったときに、極板群を構成する極板間で相対的な変化が生じるのを防ぐことができ、極板群の上部に配置されているストラップに剪断方向の大きな力が加わるのを防ぐことができる。また上記のように、極板群固定部材をセル室の内面に接着しておくと、鉛蓄電池に振動が加わったときに、極板群の上部とセル室の壁面との間に相対的な変位が生じるのを防ぐことができるため、極柱に無理な力が加わったり、セル室間の隔壁を貫通してセル間を接続している溶接部に無理な力が加わったりするのを防ぐことができる。

従って、上記のように構成すると、振動が加わった場合に極柱やストラップ或いはセル間を接続している溶接部に亀裂が生じたり、これらの部分が折損したりするのを防ぐことができ、電池の信頼性を高めることができる。また大きな振動が加わる環境下で使用される鉛蓄電池の寿命を長くすることができる。

本発明の好ましい態様では、極板群固定部材が、極板群の積層方向に延びる枠部を有していて、極板群の積層方向に沿う方向の枠部の両端に該枠部の内側のスペースと外側のスペースとの間を連絡する溝部が設けられている。そして、極板群固定部材の枠部の内側と枠部の両端にそれぞれ設けられた溝部内とに樹脂が注入され、極板群固定部材の枠部の内側に注入された樹脂が、極板群固定部材及び極板群の上面に接着されるとともに、極板群固定部材の溝部内に注入された樹脂の一部がセル室の内面に接着される。

上記のように、極板群固定部材の枠部の両端に該枠部の内側のスペースと外側のスペースとの間を連絡する溝部を設けておくと、極板群固定部材の樋部の溝部内に注入した樹脂が極板群固定部材とセル室の内面との間の隙間に流れ込んでセル室の内面に接着されるため、該樹脂を介して極板群固定部材をセル室の内面に接着することができる。

本発明の他の好ましい態様では、極板群固定部材が、極板群の積層方向に延びる枠部と、極板群の積層方向に沿う方向の枠部の両端からそれぞれ突出して延びる少なくとも１対の樋部とを有して、各樋部に設けられた溝により枠部の内側のスペースと外側のスペースとが連絡された構造を有し、各樋部が極板群とセル室の内面との間に係入された状態で配置される。そして、極板群固定部材の枠部の内側及び極板群固定部材の樋部により形成された溝部内に樹脂が注入されて、極板群固定部材の枠部の内側に注入された樹脂が極板群固定部材及び極板群の上面に接着されるとともに、極板群固定部材の樋部の溝部内に注入された樹脂がセル室の内面に接着される。

上記極板群固定部材は、希硫酸からなる電解液に触れるため、耐酸性を有する絶縁材料により形成するのが好ましい。

本発明によれば、極板群の上面の中央部に枠部を有する極板群固定部材を配置して、該極板群固定部材の内側に注入した樹脂を極板群固定部材及び極板群の上面に接着するとともに、極板群固定部材をセル室の内面に接着するようにしたので、極板群の上部の中央部付近を極板群固定部材を骨材として樹脂で固めた状態として、鉛蓄電池に振動が加わったときに、極板群を構成する極板間で相対的な変化が生じるのを防ぐことができ、極板群の上部に配置されているストラップに剪断方向の大きな力が加わるのを防ぐことができる。また本発明のように、極板群固定部材をセル室の内面に接着しておくと、鉛蓄電池に振動が加わったときに、極板群の上部とセル室の壁面との間に相対的な変位が生じるのを防ぐことができるため、極柱に無理な力が加わったり、セル室間の隔壁を貫通してセル間を接続している溶接部に無理な力が加わったりするのを防ぐことができる。

従って、本発明によれば、振動が加わった場合に極柱やストラップ或いはセル間を接続している溶接部に亀裂が生じたり、これらの部分が折損したりするのを防ぐことができ、鉛蓄電池の信頼性を高めることができる。また大きな振動が加わる環境下で使用される鉛蓄電池の寿命を長くすることができる。

以下図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１ないし図４は本発明の好ましい実施形態を示したもので、図１は本実施形態に係わる鉛蓄電池を側面から見て垂直面に沿って断面してその構成を概略的に示した断面図、図２は電槽の蓋を外した状態での図１のII−II線断面端面図、図３（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本実施形態で用いる極板群固定部材の一部を切り欠いて示した上面図及び一部を切り欠いて示した正面図、図４は極板群の上に極板群固定部材を配置した状態を概略的に示した斜視図である。

図１及び図２において、１は電槽本体２と該電槽本体の上端の開口部を閉じる蓋３とからなる電槽であり、電槽本体２内は、隔壁４により複数のセル室５に仕切られている。蓋３の内側には各隔壁４に対応する隔壁６が設けられ、隔壁６により、蓋の内側のスペースが、各セル室５の上部スペースを構成する小スペースに仕切られている。

電槽内の各セル室５内には、極板群１０が収容されている。図２に示されているように、極板群１０は、複数枚ずつ設けられた正極板１１と負極板１２とを、セパレータ１３を介して積層して、正極板１１の耳部どうし及び負極板１２の耳部どうしをそれぞれ正極ストラップ１４及び負極ストラップ１５により接続した構成を有し、正極ストラップ１４及び負極ストラップ１５のそれぞれの端部には、極柱１６及び１７が形成されている。

各極板群１０は、極板の積層方向をセル室５，５，…の並設方向に向けた状態で、かつ積層方向に加圧された状態で所定のセル室内に挿入されている。そして、各セル室５内に収容された極板群１０の正極ストラップの端部に設けられた極柱１６及び負極ストラップの端部に設けられた極柱１７がそれぞれ、セル室間の隔壁４を貫通させた溶接部（セル間接続部）を通して、隣接するセル室内の極板群の負極ストラップの端部に設けられた極柱１７及び正極ストラップの端部に設けられた極柱１６に接続されて、一連のセル室内に挿入された極板群が直列に接続されている。なお図１及び図２においては、セル間接続部の図示が省略されている。

本発明においては、極板群１０をセル室５内に挿入する際に、図４に示したように、極板群１０の上面の中央部の上に極板群固定部材２０が配置される。図３に示したように、極板群固定部材２０は、極板群１０の積層方向に延びる枠部２１と、極板群１０の積層方向に沿う方向の枠部２１の両端からそれぞれ突出して延びる少なくとも１対の樋部２２，２２とを有して、各樋部２２の内側に形成された溝２３により枠部２１の内側のスペースと外側のスペースとが連絡された構造を有している。各樋部２２は、極板群１０がセル室５内に挿入される際に、極板群１０の積層方向の両端の上部とセル室の相対する内面（極板群の積層方向に相対する内面）との間に係入される。

極板群１０がセル室５内に挿入された後、極板群固定部材２０の枠部２１の内側及び樋部２２の内側に形成された溝部２３内に樹脂２５（図２参照）が注入されて、極板群固定部材２０の枠部の内側に注入された樹脂２５が極板群固定部材２０及び極板群１０の上面に接着されるとともに、極板群固定部材の樋部２２の溝部２３内に注入された樹脂２５が溝部２３内を通してセル室の内面側に流出して該セル室の内面に接着される。

極板群固定部材２０の枠部２１の内側及び樋部２２の溝部２３内に注入する樹脂２５としては、熱硬化型エポキシ樹脂、紫外線硬化型エポキシ樹脂、紫外線硬化型アクリル樹脂などを用いるのが好ましい。枠２１内及び溝２３内に注入する樹脂としては、未硬化の状態である程度粘性が高いもの（流動性が低いもの）を用いて、枠部２１の内側に注入した樹脂が、極板群の上面で枠部２１の外側に大きく広がることがなく、溝部２３内に注入した樹脂の相当部分が該溝部２３内にとどまっているように、かつ枠部２１の内側に注入した樹脂が極板間に深く浸透することがないようにしておくのが好ましい。

なお枠２１の内側に注入した樹脂２５は、流動性が低いものを用いても、ある程度は枠部２１の外側に広がるが、枠部２１の幅寸法を制限しておけば、樹脂がある程度枠部２１の外側に広がっても支障を来さない。

上記のようにして極板群１０をセル室５内に挿入し、極板群固定部材２０の枠部の内側に樹脂を注入して、極板群１０の上部の中央部付近を樹脂２５で固めるとともに、極板群固定部材２０の積層方向の両端の上部をセル室５の内面に接着した後、電槽本体２の上端に形成された開口部を閉じるように蓋３を配置して、電槽本体２と蓋３との接合部をシールし、電槽本体２と蓋３とにより電槽１を構成する。その後電槽の蓋に設けられた注液口（図示せず。）から各セル室５内に電解液を注入して電池の組み立てを完了する。

上記のように、極板群１０の上面の中央部に枠部２１を有する極板群固定部材２０を配置して、該極板群固定部材の内側に注入した樹脂２５を極板群固定部材２０及び極板群の上面に接着するとともに、極板群固定部材２０をセル室５の内面に接着するようにしておくと、極板群１０の上部の中央部付近を極板群固定部材２０を骨材として樹脂で固めた状態にするとともに、極板群１０の上部を樹脂２５及び極板群固定部材２０を介してセル室の壁部に固定することができるため、鉛蓄電池に振動が加わったときに、極板群を構成する極板間で相対的な変化が生じるのを防いで、極板群の上部に配置されているストラップ１４，１５に剪断方向の大きな力が加わるのを防ぐことができる。また極板群固定部材２０がセル室の内面に接着されることにより、鉛蓄電池に振動が加わったときに、極板群１０の上部とセル室の壁面との間に相対的な変位が生じるのが防止されるため、極柱１６，１７に無理な力が加わったり、セル室間の隔壁４を貫通してセル間を接続している溶接部に無理な力が加わったりするのを防ぐことができる。

上記の実施形態では、極板群固定部材２０の枠部２１の両端に樋部２２，２２を形成して、これらの樋部を極板群とセル室の内面との間に係入するようにしたが、樋部２２、２２を設けることなく、枠部２１の両端に該枠部の内側のスペースと外側のスペースとの間を連絡する溝部（上記の実施形態で設けた溝部２３に相当する溝部）のみを形成して、枠部２１の内側に注入した樹脂の一部を該溝部を通してセル室の内面側に流出させて該セル室の内面に接着させるようにしてもよい。

また極板群固定部材２０の枠部２１の両端に溝部を設けることなく、枠部２１とセル室５の内面との間に施した樹脂により、極板群固定部材の枠部２１の両端をセル室の内面に接着するようにしてもよい。すなわち、枠部２１の内側に樹脂２５を注入するとともに、枠部２１の両端とセル室５の相対する内面との間に樹脂を施して、枠部２１をセル室の相対する内面に接着するようにしてもよい。

図５は本発明の実施形態で用いる極板群固定部材２０の変形例を示したもので、この例では、枠部２１の下面（極板群の上面に対向する面）に、セパレータ１３の間の隙間に挿入されて正極板１１の上端及び負極板１２の上端にそれぞ突き当てられる突起２１ａ，２１ｂ，２１ａ，２１ｂ，…が形成されている。このように極板群固定部材２０を構成しておくと、突起２１ａ及び２１ｂがセパレータ１３間の隙間を仕切るため、極板群固定部材２０の枠部の内側に注入する樹脂が比較的高い流動性を有していても、樹脂が枠部２１の外側に大きく広がるのを防ぐことができる。

極板群固定部材２０の枠部２１の両端に溝部または樋部を設ける場合、枠部２１の各端部に設ける溝部または樋部２２の数は２以上であってもよい。

本実施形態に係わる鉛蓄電池を側面から見て垂直面に沿って断面してその構成を概略的に示した断面図である。 電槽の蓋を外した状態での図１のII−II線断面端面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本実施形態で用いる極板群固定部材の一部を切り欠いて示した上面図及び一部を切り欠いて示した正面図である。 本実施形態に係わる鉛蓄電池で用いる極板群の上に極板群固定部材を配置した状態を概略的に示した斜視図である。 本発明で用いる極板群固定部材の変形例を一部切り欠いて示した正面図である。

符号の説明

１ 電槽
２ 電槽本体
３ 電槽の蓋
４ セル室間の隔壁
５ セル室
１０ 極板群
２０ 極板群固定部材
２１ 枠部
２２ 樋部
２３ 溝部
２５ 樹脂

Claims (4)

1. 電槽の各セル室内に極板群を加圧した状態で収容してなる鉛蓄電池において、
   前記極板群の上面の中央部に前記極板群の積層方向に延びる枠部を有する極板群固定部材が配置され、
   前記極板群固定部材の枠部の内側に樹脂が注入されて、該樹脂が前記極板群固定部材及び前記極板群の上面の前記枠部の内側に位置する部分に接着されるとともに、前記極板群固定部材が前記セル室の内面に接着されていること、
   を特徴とする鉛蓄電池。
2. 電槽の各セル室内に極板群を加圧した状態で収容してなる鉛蓄電池において、
   前記極板群の上面の中央部に極板群固定部材が配置され、
   前記極板群固定部材は、前記極板群の積層方向に延びる枠部を有していて、前記極板群の積層方向に沿う方向の前記枠部の両端に該枠部の内側のスペースと外側のスペースとの間を連絡する溝部が設けられ、
   前記極板群固定部材の前記枠部の内側と前記枠部の両端にそれぞれ設けられた溝部内とに樹脂が注入され、
   前記極板群固定部材の枠部の内側に注入された樹脂が、前記極板群固定部材及び前記極板群の上面に接着されるとともに、極板群固定部材の前記溝部内に注入された樹脂が前記セル室の内面に接着されていること、
   を特徴とする鉛蓄電池。
3. 電槽の各セル室内に極板群を加圧した状態で収容してなる鉛蓄電池において、
   前記極板群の上面の中央部に極板群固定部材が配置され、
   前記極板群固定部材は、前記極板群の積層方向に延びる枠部と、前記極板群の積層方向に沿う方向の前記枠部の両端からそれぞれ突出して延びる少なくとも１対の樋部とを有して、各樋部に設けられた溝により前記枠部の内側のスペースと外側のスペースとが連絡された構造を有して、各樋部が前記極板群とセル室の内面との間に係入され、
   前記極板群固定部材の枠部の内側及び前記極板群固定部材の樋部により形成された溝部内に樹脂が注入されて、前記極板群固定部材の枠部の内側に注入された樹脂が前記極板群固定部材及び前記極板群の上面に接着されるとともに、前記極板群固定部材の前記樋部の溝部内に注入された樹脂が前記セル室の内面に接着されていること、
   を特徴とする鉛蓄電池。
4. 前記極板群固定部材は、耐酸性を有する絶縁材料からなっている請求項１，２または３に記載された鉛蓄電池。

Images