JP3815561B2 - 蓄電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、端子部に特徴を有する蓄電池、特に密閉型蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、蓄電池の据え付けを容易にするために蓄電池の端子部にボルトやナット等を有した電池が増えている。例えば特許文献１には極板を接続する棚の上部の端子部にねじ穴を有する端子部材をはめ合わせた構造の端子が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２４５７６４号公報（第３図、第２図）
【０００４】
図３は、従来の鉛蓄電池に係る第１の端子部材の構造を示す斜視図であり、図４は、図３の端子部材を用いた鉛蓄電池の端子近傍の断面図である。
【０００５】
図４において電槽内の各セルの極板の耳部１０３は、頭部に銅製の第１の端子部材１０１を埋め込んだ鉛合金製の第２の端子部材１０２の棚部に接合されている。一方、鉛蓄電池の蓋となる電槽蓋１０４には、第２の端子部材１０２をはめ合わせる鉛合金製のブッシング１０５が予め形成される。よって、各セルの極板の耳部１０３にそれぞれ第１の端子部材１０１が埋設された第２の端子部材１０２を接合した後、電槽蓋１０４を電槽（図示せず）に被せることにより、第２の端子部材１０２をブッシング１０５にはめ合わせる。
【０００６】
このとき、第１の端子部材１０１は、電槽蓋１０４上に露出する。電槽蓋１０４（図示せず）に接着した後、第２の端子部材１０２の頭部とブッシング１０５とをバーナーで加熱して溶接し溶接部１０６を形成することにより端子部を電槽蓋１０４に固定する。この溶接部１０６の上部からエポキシ樹脂等の充填剤１０７を注入して硬化させることにより密封する。
【０００７】
図３に示すように、第１の端子部材１０１は、上部の太径部１１１と下部の小径部１１２とからなり、太径部１１１は、その頂面にねじ部１１３を有し、小径部１１２は、鉛合金製の第２の端子部材１０２に埋め込まれている。また、小径部１１２には、回り止めのための対向する一対の切り欠き１１４が設けられている。なお、第１の端子部材１０１を、第２の端子部材１０２に埋設するに先立って第１の端子部材１０１にはんだメッキをすることにより鉛合金とのなじみ（鉛合金との溶着性）をよくしてある。
【０００８】
この第１の端子部材１０１を第２の端子部材１０２に埋設させるために、第１の端子部材１０１が支持された鋳型に溶かした鉛合金を流し込むことにより第２の端子部材１０２を形成するインサート成形が行われるのが一般的である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図３に示されるような回り止め用の切り欠き１１４が設けられた第１の端子部材１０１の小径部１１２においては、第１の端子部材の小径部１１２に角部が多く存在することにより、溶かした鉛合金の粘性により確実に鉛合金が端子部材１０１の形状通りに形成されない。いわゆる湯回り不良を起こし易い。この湯回り不良が起きると第１の端子部材と第２の端子部材とが接触不良を起こし易く、端子から電極への導電性が悪化し一定の品質を保つことができない。
【００１０】
また、第１の端子部材１０１および第２の端子部材１０２は、互いに異なる融点の金属が使用される。これは、インサート成形するために第１の端子部材をセットした鋳型に金属を溶かした溶湯を流し込んだ時に第１の端子部材１０１が変形することを防ぐためである。このために、第１の端子部材１０１および第２の端子部材１０２ではそれぞれに導電率が異なる金属が使用されることになり、端子から電極への電気伝導のむらが生じ易い。これに加えて、第１の端子部材の回り止め用の切り欠き１１４により第１の端子部材１０１の小径部１１２が中心軸から等距離にないことから、端子から電極への電気伝導のむらが生じ、導電効率がよくない。
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するべくなされたもので、導電効率を損なわずに回り止め機能を保持した端子を有する蓄電池を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る蓄電池は、頂面が電槽蓋から外部に露出した端子部を備える蓄電池であって、端子部は、頂面にねじ部を具備し、導電性を得る金属製の第１の端子部材と、極板の耳部に溶接される金属製の第２の端子部材とを備え、第１の端子部材は、前記第２の端子部材に埋設される脚部と前記第２の端子部材に埋設されない頭部とを有し、前記頭部に回り止め手段を具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る蓄電池によれば第１の端子部材の脚部が第２の端子部材に埋設されることによって蓄電池の端子部が形成され、ねじ部を具備する第１の端子部材の頂面が蓄電池の電槽蓋から露出することになる。また、第１の端子部材の、第２の端子部材に埋設されていない頭部に回り止め手段が設けられる。
【００１４】
従って、回り止め手段を第２の端子部材との接合部ではない第１の端子部材の頭部に設けることにより回り止めの機能を確保しつつ、回り止め手段を第２の端子部材との接合部である第１の端子部材の脚部に設ける必要がない。これにより、第２の端子部材に第１の端子部材の脚部を埋設する際に、回り止め手段によって流し込む金属を溶かした溶湯の流れが妨げられることがなく、金属がスムーズに流れることとなり、溶湯の流れ込み不良による端子部における導電効率の悪化を防ぎ、蓄電池の品質を一定に保つことができる。
【００１５】
また、本発明に係る蓄電池においては、第２の端子部材との接合部である第１の端子部材の脚部の形状を第１の端子部材の中心軸に対して等距離に形成することが可能であるため、電気伝導のむらを生じ難くし導電効率を向上させることができる。
【００１６】
なお、第１の端子部材の頂面に備えられたねじ部は、頂面に開口された雌ねじであってもよいし、第１の端子部材の頂面から上方に設けられた雄ねじであってもよい。
【００１７】
蓄電池としては、例えば鉛蓄電池が挙げられる。また、第１の端子部材には例えば銅または銅合金を用い、第２の端子部材には、例えば鉛または鉛合金を用いることができる。
【００１８】
前記第１の端子部材は、好ましくは脚部に抜け止め手段を具備するように構成される。かかる構成によれば、第１の端子部材が第２の端子部材から抜け落ちることを防止することができる。
【００１９】
また、前記回り止め手段は、好ましくは第１の端子部材のねじ部の中心軸に対して非対称の外形を有するように形成されているように構成される。かかる構成によれば、他の部材を用いることなく回り止め手段を形成することができるため、少ない部品点数で第１の端子部材を作製することができる。ここで、ねじ部の中心軸に対して非対称の形状としては六角形、楕円形等の真円でない全ての形状および円の中心がねじ部の中心軸からずれている真円を適用することが可能である。
【００２０】
好ましくは、前記回り止め手段は、電槽蓋と第１の端子部材との間隙に充填された樹脂によって固定される。かかる構成によれば、形成された端子部と電槽蓋とを密閉するための樹脂に密閉および回り止めの機能の双方を同時に奏させることができ、容易に蓄電池を作製することができる。ここで、樹脂としては、エポキシ樹脂を適用することが可能である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態を鉛蓄電池の場合を例にとって説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池の第１の端子部材の構造を示す斜視図であり、図２（ａ）は、図１に示した第１の端子部材を用いた鉛蓄電池の端子部近傍の断面図である。
【００２２】
図２（ａ）に示すように電槽内の各セルの極板の耳部３は、頭部に、図１に示す銅製の第１の端子部材１を埋め込んだ鉛合金製の第２の端子部材２の棚部に溶接されている。このように、第１の端子部材１の金属と第２の端子部材２の金属とは、第２の端子部材２の金属の融点が第１の端子部材１の金属の融点より低く、良電気伝導性金属であることが望ましい。
【００２３】
第２の端子部材２の金属として鉛や鉛合金を用いるのは、鉛蓄電池の場合、各セルの極板の耳部３が鉛または鉛合金であるため、それとのマッチングのためである。
【００２４】
また、第１の端子部材１の金属として、第２の端子部材の金属より高融点の金属を用いるのは、その頂面が外部に露出し、相手側端子との接合強度を確保する目的や後述するインサート成形のために溶かした第２の端子部材２のための金属を第１の端子部材を保持した鋳型に流し込んだときに第１の端子部材１を溶かしてしまわない目的を達成した上で端子として良電気伝導性を有する金属が要求されるためである。
【００２５】
一方、鉛蓄電池の電槽蓋１４には、第２の端子部材２をはめ合わせる鉛合金製のブッシング５が予め形成されている。よって、各セルの極板の耳部３にそれぞれ第１の端子部材１が埋設された第２の端子部材２を溶接した後、電槽蓋４を電槽（図示せず）に被せることにより、第２の端子部材２がブッシング５にはめ合わされる。
【００２６】
このとき、第１の端子部材１の頂面は、電槽蓋４上に露出する。電槽蓋４を電槽（図示せず）に接着した後、第２の端子部材２の頭部とブッシング５とをバーナで加熱して溶接し溶接部６を形成する。これにより、端子部８が電槽蓋４に固定される。この溶接部６の上部からエポキシ樹脂等の充填剤７を注入し、該樹脂を硬化することにより密封し、電槽内の電解液が外部にしみ出すのを防止する。ここで、第１の端子部材の頭部１１は、図２（ａ）に示すように、電槽蓋４から突出するように形成してもよい。
【００２７】
第１の端子部材１は、図１（ａ）に示すように第１の端子部材の頭部１１および第１の端子部材の脚部１２により構成されている。第１の端子部材の頭部１１は、その頂面にねじ部１３としてねじ穴を有している。
【００２８】
また、第１の端子部材の頭部１１には、断面が六角形状の回り止め手段が備えられている。この回り止め手段は、周囲を硬化性の樹脂であるエポキシ樹脂等の充填剤により固着させることにより、相手側端子がねじ部１３に螺着される際に相手側端子と一緒に第１の端子部材１が回転してしまうことを防止する。図１（ａ）に示す如く端子部材の頭部１１は脚部１２より太く、頭部の側面のねじ部１３の中心軸からの距離が脚部の側面のねじ部の中心軸からの距離よりも大きい。従って、本発明に係る蓄電池のように頭部に回り止め手段を設けた蓄電池においては、従来電池の例として図４に示した脚部に回り止め手段を設けた電池に比べて、ねじ部に加わった回転のトルクをより小さい力で受け止めることができる利点がある。本発明に係る蓄電池の場合、ねじ部に回転のトルクが加わっても端子部材１と端子部材２の接合面に外力が加わるのを防ぐかまたは著しく軽減することができる。
【００２９】
なお、回り止め手段の断面形状は、図１（ａ）に示すような六角形である必要はなく、ねじ部１３の中心軸と回り止め手段の中心軸とがずれていれば真円形状でも回り止め手段としての機能を達成することができるし、多角形や楕円形状であればねじ部１３の中心軸との位置に関わらず回り止め手段としての機能を達成することができる。
【００３０】
第１の端子部材の脚部１２は、図２（ａ）に示すように鉛合金製の第２の端子部材２に埋設される。これは、第１の端子部材１が支持された鋳型に溶かした鉛合金を流し込むことにより第２の端子部材２を形成するインサート成形により形成される。なお、第１の端子部材１を、第２の端子部材２に埋設するに先立って第１の端子部材１にはんだめっきを施すことにより鉛合金とのなじみ（鉛合金との溶着性）を良くしてある。
【００３１】
このように、回り止め手段を第１の端子部材の頭部１１に設け、第１の端子部材１と第２の端子部材２との接合部に設けないことにより、第１の端子部材の脚部１２の形状を滑らかに形成することができる。このため、第２の端子部材２の形成時において湯回り不良を防止することができる。以上より、回り止めの機能を具備し、かつ接触不良のない端子部８を形成することができ、導電性を損なうことなく蓄電池の品質を一定に保つことができる。
【００３２】
また、第２の端子部材２との接合部である第１の端子部材の脚部１２を端子部材１の中心軸に対して対称に形成することができるため、電気伝導のむらが生じ難くなり導電効率を向上させることができる。
【００３３】
第１の端子部材の脚部１２は、図１に示すような形状、つまり径の異なる段差部を有する形状（脚部１２の下端部を太くする：抜け止め部１４）に旋盤加工することによって、第１の端子部材１が第２の端子部材２から抜け落ちるのを防止するための抜け止め手段として機能させることもできる。
【００３４】
以上のような第１の端子部材１は、六角棒鋼等の角棒鋼からその一部を第１の端子部材の掉尾１１として残しつつ旋盤加工により第１の端子部材の脚部１２を形成してもよいし、丸棒鋼から旋盤加工により第１の端子部材１の脚部１２を形成し、平面加工により回り止め手段となる第１の端子部材の頭部１１を形成してもよい。六角棒鋼から第１の端子部材１を作製する場合は、１つの作業工程で作製できるため、作業効率を向上させることができるとともに作製費用を低減させることができる。
【００３５】
第１の端子部材の頂面に設けたねじ部は、図１（ａ）に示した如く頂面に開口させた雌ねじあってもよいし、前記のように図１（ｂ）に示した如く、ねじ部１３´が頂面から図の上方に設けた雄ねじであってもよい。
【００３６】
図２（ｂ）は、図１（ｂ）に示した第１の端子部材１´を用いた鉛蓄電池の端子部近傍の断面図である。図２（ｂ）に示した如く、第１の端子部材１´を用いた場合も、端子部を図２（ａ）とほぼ同様の構造とすることができる。また、図１（ｂ）に示した第１の端子部材１´を用いた鉛蓄電池の端子の場合も、図１（ａ）に示した端子同様、第１の端子部材の頭部１１´を角形にすることによって回り止めの機能を付与している。また、図２（ａ）同様、脚部１２´の下端部に抜け止め部１４´を設けている。
【００３７】
図５は、本発明の一実施形態に係る蓄電池の端子近傍の断面図である。図５（ａ）に記載した例は、第１の端子部材１の頭部１１と脚部１２の境界の段差部に頭部１１（図面の上方向）に向かって端子部材１が太くなるような傾斜を持つテーパ１５を設けてある。また、図５（ｂ）に記載した例は、第１の端子部材１の頭部１１と脚部１２の境界の段差部の断面形状を、第１の端子部材１から見て内側に凸の略円弧状の形状１６としている。
【００３８】
前記のように端子部８は、鋳型に端子部材１をセットし、鉛又は鉛合金からなる溶湯を流し込むことによって成形する（インサート成形）。前記溶湯は、図面の下方から流し込むのであるが、図１に示した実施形態のように端子部材１の頭部１１と脚部１２の境界の段差が角張った形状の場合、溶湯を流し込んだときに端子部材１のほぼ直角に凹んだ隅の部分の空気が抜けずにガス溜まりが生成する虞がある。ガス溜まりが生成すると、端子部材１と端子部材２の接合の悪化を招き導電効率の低下に繋がる虞がある。前記図５（ａ）、図５（ｂ）に記載した実施形態によれば、ガス溜まりの生成の虞を除くことができるので好ましい実施形態である。また、溶湯の流れをよりスムーズにするために、図５（ａ）、図５（ｂ）に示したように止め部１４の上端の段差部あるいは下端の角部にもテーパ１５´を設けたり、断面を略円弧状１６´にすることも有効である。
【００３９】
本発明において、前記テーパの傾きや円弧の半径の大きさは、特に限定されるものではないが、溶湯がスムーズに流れるためにはテーパを設けたり略円弧状とした部分の側面は図の縦方向に立っている方が好ましい。なお、図５（ａ）、図５（ｂ）に記載した第１の端子部材１の段差部をテーパ状や略円弧状にするのは、図２（ｂ）で示した頂部に雄ねじを有する端子部材にも同様に適用することができる。
【００４０】
前記端子部８をインサート成形する工程において、前記のように端子部材１の表面にはんだめっきを施す方法に代えて、端子部材１を鋳型にセットするときに端子部材１の端子部材２との接合面（脚部１２の表面）に例えばフラックスを塗布しておくことは、接合面の金属の酸化を防止して、端子部材１と端子部材２とを良好に接合するために有効な方法である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る蓄電池によれば、回り止め手段を第２の端子部材との接合部ではない第１の端子部材の頭部に設けることにより回り止めの機能を確保しつつ、回り止め手段を第２の端子部材との接合部である第１の端子部材の脚部に設けなくてもよくなる。これにより、第２の端子部材に第１の端子部材の脚部を埋設する際に、回り止め手段によって流し込む金属を溶かした溶湯の流れが妨げられることがなく、溶湯がスムーズに流れることとなり、溶湯の流れ込み不良による端子部における導電効率の悪化を防ぎ、蓄電池の品質を一定に保つことができる。
【００４２】
本発明の請求項２に係る蓄電池によれば、第１の端子部材の脚部に設けた抜け止め手段によって、第１の端子部材が抜け落ちるのを防ぐことができる。
【００４３】
本発明の請求項３に係る蓄電池によれば、端子部材１の頭部の形状を限定することなく回り止めの機能を付与することができるので、端子部分の設計の自由度が拡がる。
【００４４】
本発明の請求項４に係る蓄電池によれば、蓄電池の作製が容易で、第１の端子部材に回転のトルクが加えられたときに、第１の端子部材と第２の端子部材との接合部に外力が加わるのを防ぐかまたは著しく軽減することができる。
【００４５】
本発明の請求項５に係る蓄電池によれば、端子部材１と端子部材２の接合面にガス溜まりが生成するのを防ぎ、両端子部材を良好に接合させ導電効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る鉛蓄電池の第１の端子部材の構造を示す斜視図である。
【図２】図１に示した第１の端子部材を用いた鉛蓄電池の端子近傍の断面図である。
【図３】従来の鉛蓄電池に係る第１の端子部材の構造を示す斜視図である。
【図４】図３の端子部材を用いた鉛蓄電池の端子近傍の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る蓄電池の端子近傍の断面図である。
【符号の説明】
１、１´ 第１の端子部材
２ 第２の端子部材
４ 電槽蓋
７ 充填剤
８ 端子部
１１、１１´ 第１の端子部材の頭部
１２、１２´ 第１の端子部材の脚部
１３、１３´ ねじ部
１４、１４´ 抜け止め部
１５ テーパ
１６ 断面略円弧状部分

Claims (4)

1. 頂面が電槽蓋から外部に露出した端子部を備える蓄電池であって、前記端子部は、頂面にねじ部を具備し、導電性を得る金属製の第１の端子部材と、極板の耳部に溶接される金属製の第２の端子部材とを備え、前記第１の端子部材は、前記第２の端子部材に埋設される脚部と前記第２の端子部材に埋設されない頭部とを有し、前記頭部に回り止め手段を具備することを特徴とする蓄電池。
2. 前記第１の端子部材は、脚部に抜け止め手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の蓄電池。
3. 前記回り止め手段は、前記電槽蓋と前記第１の端子部材との間隙に充填された樹脂によって固定されることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電池。
4. 前記第１の端子部材の頭部と脚部の境界の段差部分の断面形状をテーパ状または略円弧状としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蓄電池。

Images