鉛蓄電池
【課題】蓄電池を長期間使用する際に、電槽と蓋との一体化された周縁部でクラック等が生じた場合において、一体化部の近くで発生した静電気の放電火花による電池破損を防止することで、信頼性の高い鉛蓄電池を得ることを目的とする。
【解決手段】電槽と蓋が一体化されてなる鉛蓄電池において、電槽と蓋との一体化部の周縁近傍の電槽又は蓋に導電層を設けるとともに、導電層は負極端子に接続することにより、静電気を導電層より負極端子を介し発電要素に吸収させることで放電火花の発生を防止する。
【解決手段】電槽と蓋が一体化されてなる鉛蓄電池において、電槽と蓋との一体化部の周縁近傍の電槽又は蓋に導電層を設けるとともに、導電層は負極端子に接続することにより、静電気を導電層より負極端子を介し発電要素に吸収させることで放電火花の発生を防止する。
【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、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を生じ、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により、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り、例えば電池を乾布で拭いた場合、又は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静電気の放電による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に、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、導通部材は端子に接続することが提案されている。しかし、静電気が電池内に侵入する経路は、蓋の表面のみでなく液口栓、液口の近傍、又は使用中に電池に強い振動・衝撃等が加わり電槽と蓋の一体化部分で発生するクラック等にも存在していた。
【０００５】
長期間鉛蓄電池の使用により正極板が膨張するために極板群圧力が増加し、電槽が変形するのに応じて蓋の変形がともなわず、電槽と蓋の一体化部分でクラックを生じることがある。さらに、建設車両用及び農器具用として用いる鉛蓄電池では、強い振動が加わり当初はクラックのない状態であっても、使用過程において電槽と蓋との一体化部分に僅かではあるものクラックを生じることがあり、このように、特許文献１に示された蓋の表面に導通する部分を領域的に格子状に張り巡らせた場合では、電槽と蓋とが一体化された部分で生じたクラックを介した静電気の進入を防止するには至らなかった。
【特許文献１】特開平１１−２３３０７８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、前記したように、蓄電池を長期間使用している際に、電槽と蓋との一体化された周縁部でクラック等が生じた場合においても、一体化部の近くで生じた静電気の放電火花による電池破損を防止する信頼性の高い鉛蓄電池を得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、電槽と蓋が一体化されてなる鉛蓄電池において、電槽と蓋との一体化部の周縁近傍の電槽又は蓋に導電層を設けるとともに、導電層は負極端子に接続された鉛蓄電池を示すものである。
【０００８】
さらに、本発明の請求項２に係る発明は、導電層が、蓋の一体化部の周縁近傍に設けられた凹部に配置された鉛蓄電池を示すものである。
【発明の効果】
【０００９】
前記した本発明の構成によれば、電池の長期間使用により生じた電槽と蓋との一体化された周縁部の僅かなクラックを介して、発生した静電気の放電火花がセル内に進入することを防止できる構造を有した信頼性の高い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】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面により説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１における鉛蓄電池の外観図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ´の負極端子部の断面図である。鉛蓄電池は、電槽１の上部に蓋２が溶着又は接着により一体化され、蓋２には各セルに対応する液口３を有し、前記液口には液口栓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。
【００１２】
電槽１と蓋２との一体化部７の近傍の電槽１の表面の周縁部には、一体化部７に平行して導電層８を設ける。導電層８は、厚み１００μで幅３ｍｍの鉛箔の裏面に耐酸性粘着剤を有した帯状シートであり、負極端子５には導電層８の接続部９を介して接続されるが、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。
【００１３】
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が、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り、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。また、始動用の鉛蓄電池は、負極自体が車体に直接接続されるため、車両に搭載された状態における導電層と車体との短絡も併せて防止することも可能となる。
【００１４】
導電層８の好ましい導電率としては、１×１０4Ωｃｍ〜１×１０7Ωｃｍが静電気を吸収するのに好ましく、導電層を介して負極端子５に静電気エネルギを伝達することができる。導電層８に用いる材料には、鉛の他に金属系で銅、銀、アルミニウム等が箔として得られ易く適している。また、金属系材料以外でも導電性が劣るもののカーボン系材料及び導電性ポリマを用いた材料でも同様な効果を得ることができる。
【００１５】
蓄電池への静電気の通常の外部からの放電は、電池の表面を介して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は、最初に近付いた正極端子６、負極端子５、液口栓４及び一体化部７に生じたクラックの何れかで放電が起こる。
【００１６】
電槽１と蓋２との一体化部７近傍における静電気の放電は、正極端子６や負極端子５に吸収されず、一体化部７の僅かなクラックの存在においても電池内部に直接放電するために電池内に放電火花が飛び、電池が破損することがある。このため、静電気が一体化部７近傍で電池へ放電する際に、一体化部７の近傍における電槽１の表面の周縁部に一体化部７に平行して導電層８を設けることにより、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、電池内への直接放電を防止できる。
【００１７】
なお、静電気の放電が正極端子６および負極端子５の近傍の場合は、正極端子６および負極端子５を介して電池内部に吸収でき、液口栓４近傍では特許文献１のように蓋表面から負極端子を介して発電要素へ吸収できる。
【００１８】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における鉛蓄電池の外観図である。鉛蓄電池は、同様に電槽１の上部に蓋２が溶着又は接着により一体化され、蓋２には各セルに対応する液口３を有し、前記液口には液口栓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。電槽１と蓋２との一体化部７の近傍の蓋２の表面の周縁部に、一体化部７に平行して導電層８を設け、負極端子５と導電層８の接続部９を介して接続される。
【００１９】
このように蓋２に導電層８を構成することで、導電層８が一体化部７を跨がずに配置することができるので、導電層８を蓄電池に確実に固定することができる。さらに、導電層８の接続部９への距離を短くすることができる。
【００２０】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における鉛蓄電池の外観図である。鉛蓄電池は、同様に電槽１の上部に蓋２が溶着又は接着により一体化され、蓋２には負極端子５と正極端子６とが設けられており、電槽１と蓋２との一体化部７の近傍の蓋２の表面の周縁部には、一体化部７に平行して蓋の全周に凹部１０を設け、導電層８は凹部１０の中に配置される。
【００２１】
一般的に蓋２は電槽１の面より外に張り出した構造になるため、蓋表面に形成した凹部１０内に導電層８配置することにより、車両に搭載時又は蓄電池生産時において、導電層８が外部の設備等に接触して破損するのを防止することができる。
【実施例】
【００２２】
以下の実施例により本発明の効果を説明する。
【００２３】
供試電池は、ＪＩＳＤ５３０１始動用鉛蓄電池に記載されている５５Ｂ２４Ｌを用いた。本発明の供試電池Ａ１〜Ａ３における導電層は、厚み１００μの鉛箔の裏面に耐酸性粘着剤を有した幅３ｍｍで導電率が３×１０5Ωｃｍのシートを用い、実施の形態にて説明した構成により、各６個を作成して試験を実施した。
【００２４】
供試電池Ａ１は、実施の形態１における導電層を一体化部より２ｍｍ下の電槽に設けた図１（ａ）にて構成されており、供試電池Ａ２は、実施の形態２における導電層を一体化部より２ｍｍ上の蓋に設けた図２にて構成されており、供試電池Ａ３は、実施の形態３における導電層を一体化部より２ｍｍ上の蓋の凹部の中に設けた図３にて構成されており、さらに比較電池としての供試電池Ｂは、導電層が存在しない従来方式とした。
【００２５】
以上の各供試電池について次の評価試験を行った。
【００２６】
実車搭載後、約３８ヵ月経過後に車体から取り外し、一体化部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。供試電池は５時間率で１０時間充電した後、更に充電を継続しながら電槽と蓋の一体化部から静電気発生装置にて３０ｋＶを印加した。電極の位置は電槽と蓋の一体化部から５ｍｍ離間した線上を５ｍｍ間隔で移動させ、各点で１回、供試電池１個で約１５０回の静電気を印加した。これらの試験結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
表１の試験結果によると、Ａ１〜Ａ３の供試電池は全６個とも破損するものはなかったが、Ｂの供試電池は６個中２個が引火により破損した。Ａ１〜Ａ３の供試電池の一体化部を調査した結果、長期間使用されたために一体化部に微小なクラックが一部に発生している電池もあったが、印加された静電気は導電層を介して負極端子を経由して電池内に吸収され、破損には至らなかったとものと考えられる。一方、供試電池Ｂの破損は、長期使用による一体化部の劣化による微小なクラック等が発生し、その部分を介して静電気がセル中に進入したと推測された。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように本発明の構成によれば、電槽と蓋の一体化部で生じる静電気の放電火花による電池破損を防止することができ、実使用時の信頼性を有した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】
【００３０】
【図１】（ａ）実施の形態１における鉛蓄電池の外観図、（ｂ）図１におけるＡ−Ａ´の負極端子部の断面図
【図２】実施の形態２における鉛蓄電池の外観図
【図３】実施の形態３における鉛蓄電池の外観図
【符号の説明】
【００３１】
１ 電槽
２ 蓋
３ 液口
４ 液口栓
５ 負極端子
６ 正極端子
７ 一体化部
８ 導電層
９ 接続部
１０ 凹部
【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、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を生じ、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により、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り、例えば電池を乾布で拭いた場合、又は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静電気の放電による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に、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、導通部材は端子に接続することが提案されている。しかし、静電気が電池内に侵入する経路は、蓋の表面のみでなく液口栓、液口の近傍、又は使用中に電池に強い振動・衝撃等が加わり電槽と蓋の一体化部分で発生するクラック等にも存在していた。
【０００５】
長期間鉛蓄電池の使用により正極板が膨張するために極板群圧力が増加し、電槽が変形するのに応じて蓋の変形がともなわず、電槽と蓋の一体化部分でクラックを生じることがある。さらに、建設車両用及び農器具用として用いる鉛蓄電池では、強い振動が加わり当初はクラックのない状態であっても、使用過程において電槽と蓋との一体化部分に僅かではあるものクラックを生じることがあり、このように、特許文献１に示された蓋の表面に導通する部分を領域的に格子状に張り巡らせた場合では、電槽と蓋とが一体化された部分で生じたクラックを介した静電気の進入を防止するには至らなかった。
【特許文献１】特開平１１−２３３０７８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、前記したように、蓄電池を長期間使用している際に、電槽と蓋との一体化された周縁部でクラック等が生じた場合においても、一体化部の近くで生じた静電気の放電火花による電池破損を防止する信頼性の高い鉛蓄電池を得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、電槽と蓋が一体化されてなる鉛蓄電池において、電槽と蓋との一体化部の周縁近傍の電槽又は蓋に導電層を設けるとともに、導電層は負極端子に接続された鉛蓄電池を示すものである。
【０００８】
さらに、本発明の請求項２に係る発明は、導電層が、蓋の一体化部の周縁近傍に設けられた凹部に配置された鉛蓄電池を示すものである。
【発明の効果】
【０００９】
前記した本発明の構成によれば、電池の長期間使用により生じた電槽と蓋との一体化された周縁部の僅かなクラックを介して、発生した静電気の放電火花がセル内に進入することを防止できる構造を有した信頼性の高い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】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面により説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１における鉛蓄電池の外観図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ´の負極端子部の断面図である。鉛蓄電池は、電槽１の上部に蓋２が溶着又は接着により一体化され、蓋２には各セルに対応する液口３を有し、前記液口には液口栓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。
【００１２】
電槽１と蓋２との一体化部７の近傍の電槽１の表面の周縁部には、一体化部７に平行して導電層８を設ける。導電層８は、厚み１００μで幅３ｍｍの鉛箔の裏面に耐酸性粘着剤を有した帯状シートであり、負極端子５には導電層８の接続部９を介して接続されるが、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。
【００１３】
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が、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り、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。また、始動用の鉛蓄電池は、負極自体が車体に直接接続されるため、車両に搭載された状態における導電層と車体との短絡も併せて防止することも可能となる。
【００１４】
導電層８の好ましい導電率としては、１×１０4Ωｃｍ〜１×１０7Ωｃｍが静電気を吸収するのに好ましく、導電層を介して負極端子５に静電気エネルギを伝達することができる。導電層８に用いる材料には、鉛の他に金属系で銅、銀、アルミニウム等が箔として得られ易く適している。また、金属系材料以外でも導電性が劣るもののカーボン系材料及び導電性ポリマを用いた材料でも同様な効果を得ることができる。
【００１５】
蓄電池への静電気の通常の外部からの放電は、電池の表面を介して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は、最初に近付いた正極端子６、負極端子５、液口栓４及び一体化部７に生じたクラックの何れかで放電が起こる。
【００１６】
電槽１と蓋２との一体化部７近傍における静電気の放電は、正極端子６や負極端子５に吸収されず、一体化部７の僅かなクラックの存在においても電池内部に直接放電するために電池内に放電火花が飛び、電池が破損することがある。このため、静電気が一体化部７近傍で電池へ放電する際に、一体化部７の近傍における電槽１の表面の周縁部に一体化部７に平行して導電層８を設けることにより、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、電池内への直接放電を防止できる。
【００１７】
なお、静電気の放電が正極端子６および負極端子５の近傍の場合は、正極端子６および負極端子５を介して電池内部に吸収でき、液口栓４近傍では特許文献１のように蓋表面から負極端子を介して発電要素へ吸収できる。
【００１８】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における鉛蓄電池の外観図である。鉛蓄電池は、同様に電槽１の上部に蓋２が溶着又は接着により一体化され、蓋２には各セルに対応する液口３を有し、前記液口には液口栓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。電槽１と蓋２との一体化部７の近傍の蓋２の表面の周縁部に、一体化部７に平行して導電層８を設け、負極端子５と導電層８の接続部９を介して接続される。
【００１９】
このように蓋２に導電層８を構成することで、導電層８が一体化部７を跨がずに配置することができるので、導電層８を蓄電池に確実に固定することができる。さらに、導電層８の接続部９への距離を短くすることができる。
【００２０】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における鉛蓄電池の外観図である。鉛蓄電池は、同様に電槽１の上部に蓋２が溶着又は接着により一体化され、蓋２には負極端子５と正極端子６とが設けられており、電槽１と蓋２との一体化部７の近傍の蓋２の表面の周縁部には、一体化部７に平行して蓋の全周に凹部１０を設け、導電層８は凹部１０の中に配置される。
【００２１】
一般的に蓋２は電槽１の面より外に張り出した構造になるため、蓋表面に形成した凹部１０内に導電層８配置することにより、車両に搭載時又は蓄電池生産時において、導電層８が外部の設備等に接触して破損するのを防止することができる。
【実施例】
【００２２】
以下の実施例により本発明の効果を説明する。
【００２３】
供試電池は、ＪＩＳＤ５３０１始動用鉛蓄電池に記載されている５５Ｂ２４Ｌを用いた。本発明の供試電池Ａ１〜Ａ３における導電層は、厚み１００μの鉛箔の裏面に耐酸性粘着剤を有した幅３ｍｍで導電率が３×１０5Ωｃｍのシートを用い、実施の形態にて説明した構成により、各６個を作成して試験を実施した。
【００２４】
供試電池Ａ１は、実施の形態１における導電層を一体化部より２ｍｍ下の電槽に設けた図１（ａ）にて構成されており、供試電池Ａ２は、実施の形態２における導電層を一体化部より２ｍｍ上の蓋に設けた図２にて構成されており、供試電池Ａ３は、実施の形態３における導電層を一体化部より２ｍｍ上の蓋の凹部の中に設けた図３にて構成されており、さらに比較電池としての供試電池Ｂは、導電層が存在しない従来方式とした。
【００２５】
以上の各供試電池について次の評価試験を行った。
【００２６】
実車搭載後、約３８ヵ月経過後に車体から取り外し、一体化部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。供試電池は５時間率で１０時間充電した後、更に充電を継続しながら電槽と蓋の一体化部から静電気発生装置にて３０ｋＶを印加した。電極の位置は電槽と蓋の一体化部から５ｍｍ離間した線上を５ｍｍ間隔で移動させ、各点で１回、供試電池１個で約１５０回の静電気を印加した。これらの試験結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
表１の試験結果によると、Ａ１〜Ａ３の供試電池は全６個とも破損するものはなかったが、Ｂの供試電池は６個中２個が引火により破損した。Ａ１〜Ａ３の供試電池の一体化部を調査した結果、長期間使用されたために一体化部に微小なクラックが一部に発生している電池もあったが、印加された静電気は導電層を介して負極端子を経由して電池内に吸収され、破損には至らなかったとものと考えられる。一方、供試電池Ｂの破損は、長期使用による一体化部の劣化による微小なクラック等が発生し、その部分を介して静電気がセル中に進入したと推測された。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように本発明の構成によれば、電槽と蓋の一体化部で生じる静電気の放電火花による電池破損を防止することができ、実使用時の信頼性を有した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】
【００３０】
【図１】（ａ）実施の形態１における鉛蓄電池の外観図、（ｂ）図１におけるＡ−Ａ´の負極端子部の断面図
【図２】実施の形態２における鉛蓄電池の外観図
【図３】実施の形態３における鉛蓄電池の外観図
【符号の説明】
【００３１】
１ 電槽
２ 蓋
３ 液口
４ 液口栓
５ 負極端子
６ 正極端子
７ 一体化部
８ 導電層
９ 接続部
１０ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電槽と蓋が一体化されてなる鉛蓄電池において、前記電槽と前記蓋との一体化部の周縁近傍の前記電槽又は前記蓋に導電層を設けるとともに、前記導電層は負極端子に接続されたことを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
前記導電層が、前記蓋の前記一体化部の周縁近傍に設けられた凹部に配置されたことを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池。
【請求項１】
電槽と蓋が一体化されてなる鉛蓄電池において、前記電槽と前記蓋との一体化部の周縁近傍の前記電槽又は前記蓋に導電層を設けるとともに、前記導電層は負極端子に接続されたことを特徴とする鉛蓄電池。
【請求項２】
前記導電層が、前記蓋の前記一体化部の周縁近傍に設けられた凹部に配置されたことを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２６６７７１（Ｐ２００９−２６６７７１Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１８２６４（Ｐ２００８−１１８２６４）
【出願日】平成２０年４月３０日（２００８．４．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月３０日（２００８．４．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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