(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0008】
(本実施形態の概要)
初めに、本実施形態の鉛蓄電池の概要について説明する。本鉛蓄電池は、電槽側隔壁により複数のセル室に区切られた電槽と、前記電槽の開口を封止する蓋部材と、を備え、前記蓋部材は、前記電槽側隔壁に接合される蓋側隔壁と、前記電槽側隔壁と前記蓋側隔壁とを位置決めする位置決め部材と、前記複数のセル室に電解液をそれぞれ注液する複数の注液孔と、前記複数の注液孔の周囲に設けられ、前記電槽側に延在する複数のスリーブと、を有し、前記複数のスリーブの少なくとも一部は、前記位置決め部材を介して前記蓋側隔壁に連結している。この構成では、位置決め部材を介してスリーブを蓋側隔壁に連結するので、非連結の場合に比べて、スリーブの強度が格段に高くなる。そのため、スリーブの板厚をアップする強度対策に比べて、スリーブの板厚を薄くすることが可能であることから、蓋部材の樹脂量を減らすことが出来、コストメリットが高い。
【0009】
本鉛蓄電池では、前記位置決め部材は、前記蓋側隔壁に対して前記一方向の両側に形成される一対の位置決め板からなり、前記一対の位置決め板は、互いに隣接するセル室に配置された各スリーブを、前記蓋側隔壁にそれぞれ連結する。この構成では、一対の位置決め板で、2つのセル室のスリーブを強化できる。
【0010】
本鉛蓄電池では、前記複数のセル室にそれぞれ収容される複数の発電要素と、前記電槽側隔壁を間に挟んで接合され、互いに隣接する前記各セル室間で前記発電要素を接続するセル間接続体と、を備え、前記位置決め部材は、前記電槽側隔壁と前記蓋側隔壁との接合部の延在方向に関して前記セル間接続体の両側に配置されている。この構成では、セル間接続体の両側を位置決め部材で挟んでいる。そのため、セル間接続体周辺部における電槽側隔壁の歪を抑えることが出来る。従って、蓋側隔壁に対する、電槽側隔壁の位置ずれを抑制出来る。
【0011】
本鉛蓄電池では、前記位置決め部材と前記セル間接続体との前記延在方向に関する距離は、7mm以下である。7mm以下であれば、電槽側隔壁の歪を抑制する効果が高く、好適である。
【0012】
<一実施形態>
本発明の一実施形態を
図1ないし
図9によって説明する。
1.鉛蓄電池10の構造
鉛蓄電池10は、
図1から
図4に示すように、電槽20と、発電要素である極板群30と、ストラップ32P、32Nと、セル間接続体P、Nと、蓋部材50とを備える。尚、以下の説明において、セル室25の並び方向をX方向(本発明の「一方向」)とする。また、セル室25の並び方向に対して直交する方向をZ方向、電槽20の高さ方向をY方向とする。また、端子部80P、80Nが設けられた側を「前側」、その反対側を「後側」とする。
【0013】
電槽20は合成樹脂製である。電槽20は4枚の外壁21A〜21Dと底壁22を有し、上面が開放した箱型をなす。電槽20の内部は、
図2に示すように、X方向に概ね等間隔で形成された電槽側隔壁23A〜23E(総称して23)により複数のセル室25に仕切られている。セル室25は、
図2のX方向に6室設けられており、各セル室25には、電解液と共に極板群30が収容されている。尚、本明細書では、各セル室25を区別するため、
図2に示す左端を1番として、順に室番を付けている。
【0014】
極板群30は、
図3に示すように、正極板30Pと、負極板30Nと、両極板30P、30Nを仕切るセパレータ30Cとから構成されている。各極板30P、30Nは、格子体に活物質が充填されて構成されており、上部には耳部31P、31Nが設けられている。耳部31P、31Nは、ストラップ32P、32Nを介して、同じ極性の極板30P、30Nを各セル室25内にて連結するために設けられている。
【0015】
尚、耳部31P、31Nは、前後で位置がずらしてあり、
図3の例では、正極側の耳部31Pを後側(
図3の左側)に配置し、負極側の耳部31Nを、前側(
図3の右側)に配置している。
【0016】
ストラップ32P、32(総称して32)Nは、金属製であって、例えばX方向に長い板状であり、各セル室25ごとに、正極用と負極用の2組が設けられている。各ストラップ32は、
図3に示すように、極板群30の上方に位置している。正極用のストラップ32Pは、耳部31Pを介して極板群30の正極板30Pを連結し、負極用のストラップ32Nは、耳部31Nを介して極板群30の負極板30Nを連結する構造となっている。
【0017】
尚、ストラップ32P、32Nも、耳部31P、31Nと同様、前後で位置がずらしてあり、
図3の例では、正極側のストラップ32Pを後側(
図3の左側)に配置し、負極側のストラップ32Nを、前側(
図3の右側)に配置している。
【0018】
また、
図4、
図5に示すように、各ストラップ32P、32NのX方向の端部には、電槽側隔壁23に対向するセル間接続体P、Nが設けられている。セル間接続体P、Nは金属製であり、各ストラップ32P、32Nと一体的に設けられている。そして、電槽側隔壁23を間に挟んで向かい合う2つのセル間接続体P、Nを、抵抗溶接することにより、セル室25に収容された各極板群30を、隣接する極板群30との間で、直列に接続する構造になっている。尚、
図5は、図を分かり易くするため、極板群30を左から2番目と3番目のセル室25に対してのみ収容した図としてあり、それ以外のセル室25は、極板群30を省略している。
【0019】
蓋部材50は合成樹脂製であって、電槽20の上面を封口する基部51と、基部51の外周縁に沿って形成された外周壁57A〜57D(総称して57)とを備える。外周壁57A〜57Dは、基部51の外周縁から下向きに延びている。
【0020】
図1に示すように、基部51には、低面部52と、高面部53が設けられており、高低差を付けた形状となっている。低面部52は、蓋部材50の前側であって、X方向の両角部に形成されている。そして、X方向両側の低面部52には、正極側の端子部80Pと、負極側の端子部80Nが設けられている。正極側の端子部80Pと、負極側の端子部80Nの構造は、同一であるため、以下、負極側の端子部80Nを例にとって構造を説明する。
【0021】
図3に示すように、負極側の端子部80Nは、ブッシング81と、極柱91とを含む。ブッシング81は鉛合金等の金属製であり中空の円筒状をなす。ブッシング81は、
図3に示すように、蓋部材50の低面部52に対して一体形成された筒型の装着部56を貫通しており、上半分が低面部52の上面から突出している。ブッシング81のうち、低面部52の上面から露出する上半部は端子接続部であり、ハーネス端子などの接続端子(図略)が組み付けされる。
【0022】
尚、蓋部材50はブッシング81をインサートした金型に樹脂を流して一体成形することから、装着部56はブッシング81と一体化され、ブッシング81の下部外周を隙間なく覆う構造となっている。
【0023】
極柱91は鉛合金等の金属製であり、円柱形状をしている。極柱91は、ブッシング81の内側に下方より挿入されている。極柱91のうち、上端部82はブッシング81に対して溶接により接合され、基端部93は、極板群30のストラップ32Nに接合されている。
【0024】
高面部53は、基部51の前部中央と、後部側の概ね全体に形成されている。高面部53の上面は、端子部80P、80Nの上面より高く設定してある。このようにすることで、仮に、金属部材などが電池上部に置かれたとしても、端子部80P、80Nと接触し難くして、導通するのを防止することができる。
【0025】
また、
図6に示すように、蓋部材50の裏面側には、リブ61A〜61D(総称して61)と、蓋側隔壁63A〜63E(総称して63)が形成されている。リブ61A〜61Dは蓋部材50の裏面から下方に突出した所定幅の突条であり、電槽20の外壁21A〜21Dに対応して設けられている。また、蓋側隔壁63A〜63Eは、蓋部材50の裏面から下方に突出した所定幅の壁体であり、電槽20の電槽側隔壁23A〜23Eに対応して設けられている。
【0026】
これらリブ61A〜61Dの下端面は、電槽20側の外壁21A〜21Dの上端面に突き当たり、蓋側隔壁63A〜63Eの下端面は、電槽20の電槽側隔壁23A〜23Eの上端面に突き当たる関係となっている。
【0027】
また、
図5に示すように、リブ61の横幅(X方向の寸法)は、外壁21の横幅(X方向の寸法)よりも大きく、蓋側隔壁63の横幅(X方向の寸法)は、電槽側隔壁23の横幅(X方向の寸法)よりも大きい。このような設定にすることで、組み付けの際に、リブ61や蓋側隔壁63から、外壁21や電槽側隔壁23が外れ難くなる。
【0028】
そして、蓋部材50側の各リブ61A〜61Dと電槽20側の各外壁21A〜21Dとをそれぞれ熱溶着により接合し、蓋部材50側の各蓋側隔壁63A〜63Eと電槽20側の各電槽側隔壁23A〜23Eをそれぞれ熱溶着により接合することにより、電槽20の各セル室25が封口される構造となっている。尚、熱溶着は、電槽20側の外壁21と電槽側隔壁23の上端面と、蓋部材50側のリブ61と蓋側隔壁63の下端面をそれぞれ鉄板で加熱した後、蓋部材50を電槽20に被せて上下方向から押圧することにより行われる。また、電槽側隔壁23と蓋側隔壁63はいずれもZ方向に延在していることから、両隔壁23、63の接合部(熱溶着される部位)はZ方向に延在する。
【0029】
蓋部材50には、
図6、
図8に示すように、注液孔65と、スリーブ70と、位置決め板75が設けられている。注液孔65は、電槽20の各セル室25に対応していて6組形成されている。各注液孔65は、X方向に概ね等間隔で並んでおり、Z方向では蓋部材50のほぼ中央に位置している。各注液孔65は、円形であり、蓋部材50を上下に貫通している。注液孔65は、各セル室25に対して電解液や補充液を注液するために形成されている。尚、注液孔65は、着脱可能な液栓により閉止されるようになっている。
【0030】
スリーブ70は、
図6に示すように、6組の注液孔65に対応して6組設けられている。具体的に説明すると、スリーブ70は、注液孔65の周囲に形成されており、筒型をしている。スリーブ70は、蓋部材50の裏面から電槽20の内側に向かって下向きに延びている(
図3参照)。スリーブ70は、注液孔65から電解液が漏出することを抑制する機能を果たす。
【0031】
スリーブ70は、その下端の位置を、電解液の最高液面と同じ高さに設定してあり、注液孔65から電槽内を覗いた時に、極板30P、30Nが歪んで見えるかどうかにより、電解液が最高液面に達しているか、視認出来るようになっている。
【0032】
すなわち、液面が下端に届いていない場合は、
図7の(A)に示すように、極板30P、30Nは歪まず板状に見える。一方、
図7の(B)に示すように、液面が下端に届いている場合は、液面が表面張力で盛り上がり、極板30P、30Nが歪んで見える。
【0033】
また、
図6、
図8に示すように、スリーブ70の外周面には、一対のスリット72が形成されている。一対のスリット72は、X方向の両側に形成されていて、スリーブ70を、円弧状をした2枚の周壁71F、71Rに分割している。
【0034】
スリット72を形成している理由は、極板30P、30Nの歪が大きくなるため、電解液が最高液面に達しているか判断しやすくなるからである。また、電槽20内にて発生した気体を注液孔65から確実に排気させるためである。
【0035】
位置決め板75は、蓋部材50の裏面側であって、蓋側隔壁63と基部51の2面に跨るように形成されている。位置決め板75は、板面がX方向に沿った板状であり、
図5に示すように、各蓋側隔壁63A〜63Eに対して、X方向の両側に一対設けられている。各位置決め板75の先端部(下端部)は、蓋側隔壁63に向かって傾斜している。そして、一対の位置決め板75、75の先端部は、V字型の案内溝76を形成しており、電槽20の電槽側隔壁23A〜23Eを、蓋部材50の蓋側隔壁63A〜63Eに対して位置合わせする機能を果たす。具体的には、セル室25の並び方向であるX方向(
図5では左右方向)の位置合わせをする機能を果たす。尚、一対の位置決め板が、本発明の「位置決め部材」の一例である。
【0036】
図6に示すように、位置決め板75は、各蓋側隔壁63A〜63Eに対してZ方向に3箇所設けられていて、各電槽側隔壁23A〜23Eについて、Z方向の3点を位置決めする構成になっている。
【0037】
また、セル間接続体P、Nの配置箇所は、抵抗溶接の影響により、電槽側隔壁23に歪が発生し易いため、蓋側隔壁63に対して位置がずれ易いという問題がある。そこで、鉛蓄電池10では、
図3に示すように、2枚の位置決め板75、75をセル間接続体P、Nの両側(Z方向両側)に配置して、電槽側隔壁23の歪を抑えることにより、蓋側隔壁63に対する電槽側隔壁23の位置ずれを抑えるようにしている。
【0038】
具体的に説明すると、
図4に示すように、セル間接続体P、Nは、電槽20の中心線(Z方向の中心線)Loの両側に交互に配置されている。すなわち、1番目のセル室25−1と2番目のセル室25−2との間に設けられたセル間接続体P、Nは、中心線Loの後側(
図4では上側)に位置している。
【0039】
一方、2番目のセル室25−2と3番目のセル室25−3との間に設けられたセル間接続体P、Nは、中心線Loの前側(
図4では下側)に位置している。そして、3番目のセル室25−3と4番目のセル室25−4との間に設けられたセル間接続体P、Nは、中心線Loの後側(
図4では上側)に位置している。また、4番目のセル室25−4と5番目のセル室25−5との間に設けられたセル間接続体P、Nは、中心線Loの前側(
図4では下側)に位置している。このように、セル間接続体P、Nは、中心線Loを挟んで、その前後に交互に配置されている。
【0040】
一方、
図6に示すように、各蓋側隔壁63A〜63Eに対して前後方向(
図6では上下方向)に設けられた各位置決め板75F、75C、75Rのうち、前側の位置決め板75Fは、蓋部材50の中心線(Z方向の中心線)Loから前側に距離D1の位置にあり、同一直線上に並んで配置されている。また、同様、後側に位置する位置決め板75Rも、蓋部材50の中心線(Z方向の中心線)Loから後側に距離D1の位置にあり、同一直線上に並んで配置されている。一方、中央の位置決め板75Cは、中心線Loを挟んで、前後方向に交互に配置されている。
【0041】
すなわち、1番目の蓋側隔壁63Aに設けられた中央の位置決め板75Cは、中心線Loから後側(
図6では下側)にずれた位置に配置されている。一方、2番目の蓋側隔壁63Bに設けられた中央の位置決め板75Cは、中心線Loから前側(
図6では上側)にずれた位置に配置されている。そして、3番目の蓋側隔壁63Cに設けられた中央の位置決め板75Cは、中心線Loから後側(
図6では下側)にずれた位置に配置され、4番目の蓋側隔壁63Dに設けられた中央の位置決め板75Cは、中心線Loから前側(
図6では上側)にずれた位置に配置されている。
【0042】
これら位置決め板75Cのずれ方向は、セル間接続体P、Nの位置と対応しており、中央の位置決め板75Cと、それに近接する位置決め板75F、75Rによって、セル間接続体P、Nを、Z方向の両側から挟むようになっている。
【0043】
すなわち、
図4に示すように、1番目のセル室25−1と2番目のセル室25−2との間に設けられたセル間接続体P、Nを、中央と後側に位置する2つの位置決め板75C、75RによってZ方向の両側から挟み、2番目のセル室25−2と3番目のセル室25−3との間に設けられたセル間接続体P、Nを、中央と前側に位置する2つの位置決め板75C、75Fにより、Z方向の両側から挟む。
【0044】
また、3番目のセル室25−3と4番目のセル室25−4との間に設けられたセル間接続体P、Nを、中央と後側に位置する2つの位置決め板75C、75RによりZ方向の両側から挟み、4番目のセル室25−4と5番目のセル室25−5との間に設けられたセル間接続体P、Nを、中央と前側に位置する2つの位置決め板75C、75Fにより、Z方向の両側から挟む。そして、5番目のセル室25−5と6番目のセル室25−6との間に設けられたセル間接続体P、Nを、中央と後側に位置する2つの位置決め板75C、75RによってZ方向の両側から挟む構成となっている。
【0045】
このように、2枚の位置決め板75、75を、セル間接続体P、NのZ方向両側に配置して挟むことで、電槽側隔壁23の歪を抑えることが出来る。そのため、蓋側隔壁63に対する電槽側隔壁23の位置ずれを抑えることが可能となる。尚、Z方向が、本発明の「電槽側隔壁と蓋側隔壁の接合部の延在方向」に相当する。
【0046】
また、セル間接続体P、Nから位置決め板75までのZ方向の距離Dz(より詳しくは、セル間接続体P、Nの位置決め板75側の端面から位置決め板75のセル間接続体P、N側の端面までの距離、
図3を参照)は、7mm以下であることが好ましい。7mm以下であれば、一対の位置決め板75、75によって、セル間接続体P、Nの両側近点を挟むことになるので、電槽側隔壁23の歪を抑制する効果が高く、好適である。尚、
図3に示す「距離Dz」が、本発明の「前記セル間接続体から前記位置決め部材まで前記延在方向に関する距離」に相当する。
【0047】
また、2枚の位置決め板75、75(
図3の例では「75C」と「75R」)は、セル間接続体P、Nから等距離に配置されており、距離Dzが等しい。このようにすることで、電槽側隔壁23の歪をバランスよく抑えることが出来る。
【0048】
また、中央の各位置決め板75Cは、
図6、
図8、
図9に示すように、スリーブ70を構成する周壁71を、蓋側隔壁63に連結している。例えば、蓋側隔壁63Aの両側に設けられた一対の位置決め板75Cは、
図6に示すように、蓋側隔壁63AからX方向の逆向きに延在している。そして、
図9に示すように、各位置決め板75Cの端部は、蓋側隔壁63Aの両側に位置する左右のスリーブ70、すなわちセル室25−1、25−2に配置される各スリーブ70の周壁71Rの端部(スリット72の形成された部位)と結合している。このように、蓋側隔壁63Aの両側に位置する各位置決め板75Cは、各スリーブ70の周壁71Rを蓋側隔壁63Aと連結している。
【0049】
同様に、蓋側隔壁63Bの両側に設けられた各位置決め板75Cは、蓋側隔壁63Bの両側に位置する左右のスリーブ70の周壁71F、すなわちセル室25−2、25−3に配置されるスリーブ70の周壁71Fを、蓋側隔壁63Bと連結している。
【0050】
また、同様にして、蓋側隔壁63Cの両側に設けられた各位置決め板75Cは、蓋側隔壁63Cの両側に位置する左右のスリーブ70の周壁71R、すなわちセル室25−3、25−4に配置されるスリーブ70の周壁71Rを、蓋側隔壁63Cと連結している。また、蓋側隔壁63Dの両側に設けられた各位置決め板75Cは、蓋側隔壁63Dの両側に位置する左右のスリーブ70の周壁71F、すなわちセル室25−4、25−5に配置されるスリーブ70の周壁71Fを、蓋側隔壁63Bと連結している。そして、蓋側隔壁63Eの両側に設けられた各位置決め板75Cは、蓋側隔壁63Eの両側に位置する左右のスリーブ70の周壁71R、すなわちセル室25−5、25−6に配置されるスリーブ70の周壁71Rを、蓋側隔壁63Eと連結している。
【0051】
このように、スリーブ70を構成する周壁71を、位置決め板75Cを介して蓋側隔壁63に連結することで、周壁71が強度アップする。そのため、例えば、蓋部材50を重ねた時に、周壁71が変形し難くなるというメリットがある。
【0052】
また、2つのスリーブ70を一対の位置決め板75Cを利用して蓋側隔壁63にそれぞれ連結しており、一対の位置決め板75Cで2つのスリーブ70を同時に強化アップできる。しかも、蓋側隔壁63を境として、2つのスリーブ70や位置決め板75Cの配置が左右対称となるので、強度バランスもよい。
【0053】
2.鉛蓄電池10の製造方法
本鉛蓄電池10を製造する場合、まず、電槽20の各セル室25に対して極板群30を挿入する工程を行う。その後、各セル室25間にて、ストラップ32上に設けられたセル間接続体P、Nを接続する工程を行う。これにより、各セル室25の極板群30は、直列に接続された状態となる。
【0054】
そして、セル間接続体P、Nの接続工程の終了後、電槽20に対して蓋部材50を接合する工程を行う。蓋部材50の接合工程は、先に説明したように、まず、電槽20側の外壁21と電槽側隔壁23の上端面と、蓋部材50側のリブ61と蓋側隔壁63の下端面をそれぞれ鉄板で加熱する。その後、蓋部材50を電槽20に被せて、上下方向から押圧する。これにより、電槽20の外壁21と蓋部材50のリブ61が溶着し、更に電槽20の電槽側隔壁23と蓋部材50の蓋側隔壁63が溶着し、蓋部材50は電槽20に接合される。
【0055】
その後、蓋部材50に形成された各注液孔65から電解液を電槽20内の各セル室25に注入する工程や、ブッシング81と極柱91の先端を溶接する工程等が行われ、鉛蓄電池10は完成する。
【0056】
3.効果説明
本鉛蓄電池10では、スリーブ70を構成する周壁71を、位置決め板75Cを介して、蓋側隔壁63に連結する。そのため、周壁71の強度が増すので、例えば、蓋部材50を重ねた時に、周壁71が変形し難くなる。しかも、スリーブ70の板厚を厚くする強度対策に比べて、スリーブ70を薄くすることが可能である。そのため、蓋部材50の樹脂量の増加を抑えつつ、スリーブ70を強度アップできる。
【0057】
また、本鉛蓄電池10では、2枚の位置決め板75、75を、セル間接続体P、Nの両側に配置して挟んでいるので、電槽側隔壁23の歪を抑えることが出来る。そのため、蓋側隔壁63に対する電槽側隔壁23の位置ずれを抑えることが可能となり、電槽20の各電槽側隔壁23と蓋部材50の各蓋側隔壁63を確実に接合できる。
【0058】
また、本鉛蓄電池10では、一対の位置決め板75、75が、V字型の案内溝76を形成しているため、電槽20の電槽側隔壁23の位置を、蓋部材50の蓋側隔壁63の位置に合わせ易く、組み付け作業性がよい。
【0059】
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【0060】
(1)本鉛蓄電池10では、電槽20の各電槽側隔壁23を蓋側隔壁63に対して位置決めする位置決め部材の一例に、V字型の案内溝76を形成する一対の位置決め板75を例示した。位置決め部材は、電槽20の各電槽側隔壁23を蓋側隔壁63に対してX方向について位置決め出来ればよく、実施形態で例示した位置決め板75以外でもよい。例えば、電槽側隔壁23の壁面に対してX方向から当接する当接部を有する一対の位置決め板を利用して位置決めを行うものであってもよい。また、形状についても、板状の他、柱状等であってもよい。
【0061】
(2)本鉛蓄電池10では、位置決め板75Cを利用して、蓋側隔壁63に対して、周壁71の片側を連結する例を示した。これ以外にも、例えば、中心線Loを基準とする逆側に位置決め板75Cをもう1つ追加し、2枚の位置決め板75Cを利用して、左右の蓋側隔壁63に、周壁71の両側に連結してもよい。
【0062】
(3)本鉛蓄電池10では、蓋部材50に設けられた6組のスリーブ70を位置決め板75Cを介して各蓋側隔壁63に連結した例を示した。スリーブ70は、少なくとも一部が連結されていればよく、6組のうち一部は非連結な構成であってもよい。