JP4953527B2 - 電池 - Google Patents

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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用として好適に使用される鉛蓄電池等の電池に関し、さらに詳述すれば、充電等により電槽内部で発生したガスを外部へ放出することができる電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車に搭載される鉛蓄電池では、電槽の構造として、充電等によって電槽の内部に発生したガスを外部へ放出するための制御弁が設けられた制御弁式と、このような制御弁が設けられていない開放式とがある。制御弁式の電槽では、補水作業を必要とせず、通常、電槽が密閉状態になっているために密閉式と呼ばれている。これに対して、開放式の電槽が設けられた鉛蓄電池は、通常、流動電解液を使用しており、液式とも呼ばれている。
【0003】
自動車用の鉛蓄電池としては、従来、液式が広く用いられている。液式の鉛蓄電池は、漏液のおそれがあるために、一般的には、エンジンルーム等のように、乗員、貨物を収納する空間とは別の空間内に設置されている。
【0004】
これに対して、制御弁式鉛蓄電池は、充電時に電池内で発生する酸素ガスを負極で吸収するようになっており、通常の使用時には、電槽の外部へ、酸素ガスおよび水素ガスを排出する必要がなく、過充電時あるい異常時に、制御弁によってガスが外部に排出される。このような制御弁式の鉛蓄電池は、補水作業を必要としないメンテナンスフリーという特性も有している。
【0005】
これらのことから、制御弁式の鉛蓄電池は、近時、自動車用として多用されるようになっており、自動車に搭載する場合には、日常点検ではメンテナンスが困難な場所、エンジンルームとは別のラッゲージルーム(トランクルーム)内等に設置されるようになっている。さらには、座席シートの下部等のように車室における居住空間につながる空間内へ設置することもある。このために、鉛蓄電池の設置位置を特に限定することなく車両設計することも行われている。
【0006】
自動車における居住空間等に搭載される制御弁式鉛蓄電池では、制御弁を通して電槽の外部に排出されるガスは、酸素ガスおよび水素ガスを主成分とすると共に、硫酸ミストを含むことがある。酸素ガスおよび水素ガスは、静電気等のスパークにより反応するおそれがあり、また、硫酸ミストは金属部に付着してその表面を腐食するおそれがある。このために、過充電時あるいは異常時に発生するガスは、電槽の外部のみならず、車室の外部へ排出して、居住空間である車室内の乗員の安全性を確保する必要がある。
【0007】
車載用の制御弁式鉛蓄電池では、電槽の各セル内にて発生したガスを一括して流動させる一括ガス流路を電槽の内部に設けられており、この一括ガス流路に排気パイプを連結して、排気パイプによって、車室外部にガスを排出する構成が採用されている。このような構成により、自動車における居住空間である車室内にガスが流入するおそれがなく、車室内の乗員等の安全性が確保される。
【0008】
このような一括ガス流路を備えた車載用の制御弁式鉛蓄電池の一例を図2に示す。図2は、制御弁式鉛蓄電池の要部の構成を示す縦断面図である。
【0009】
この制御弁式鉛蓄電池は、内部に、正極板、負極板、セパレータ、電解液等を収容する電槽本体1を有している。電槽本体1は、合成樹脂によって上面が開放された中空直方体状に構成されており、その内部が、電槽本体1の幅方向に沿って相互に平行になった複数の隔壁1bによって、複数のセル室1cに区画されている。そして、各セル室1c内に、複数の正極板と、各正極板に対してセパレータを介してそれぞれ積層状態になった複数の負極板と、非流動化された電解液とが、それぞれ収容されている。電槽本体1の上部には、中蓋2が取り付けられており、この中蓋2によって、電槽本体1の開放された上面が気密に閉塞されている。
【0010】
中蓋2は、合成樹脂によって、下面が開放された中空直方体状に構成されており、その各側面2eが、電槽本体1の各側面1aに、それぞれ気密状態で突き合わされている。また、中蓋2の上面部2aには、電槽本体1に設けられた各隔壁1bにそれぞれ気密状態で突き合わされる複数のリブ2dが、それぞれ相互に平行な状態で下方に垂直に突出するように設けられている。各リブ2dにより、中蓋2の内部は、電槽本体1内の各セル室1cにそれぞれ対応した空間に気密状態で区画されている。
【0011】
中蓋2の上面部2aには、電槽本体1内の各セル室1cに対応した中蓋2の内部空間毎に、円筒状の弁孔部2bがそれぞれ設けられている。各弁孔部2bは、中蓋2の長手方向に沿った直線状に並んでいる。各弁孔部2bは、それぞれ上面部2aを貫通して、上面部2aの上方に突出しており、上面部2aの上方に突出した各弁孔部2bの上部にキャップ式のゴム弁2cがそれぞれ設けられている。
【0012】
中蓋2の上面部2aには、一対の上蓋3が設けられている。各上蓋3は、下面が開放された直線状の延びる中空直方体状にそれぞれ構成されており、中蓋2の中央部を境界として二分された複数の弁孔部2bの各グループをそれぞれが覆うように、中蓋2の長手方向に沿った直線状にそれぞれ配置されている。各上蓋3の内部の空間は、それぞれ、電槽本体1の各セル室1cから弁穴部2bを通って排出されるガスが、一括して通流するガス流路3aになっている。
【0013】
中蓋2の一方の側面2eに近接した各上蓋3の端面には、ガス流路3a内を通流するガスを一括して排気する排気孔部3bがそれぞれ設けられている。各排気孔部3bには、排気パイプ6がそれぞれ連結されるようになっている。各排気孔部3bは、通常、車両の外部にガスを排出する排気パイプ6が嵌合されて連結されるように、直径約6〜8mm程度になっている。
【0014】
電槽1内のセル室1cにおいて、過充電等によりガスが発生すると、そのセル室1cの内部圧力が上昇し、そのセル室1cに対応する弁孔部2bに設けられたゴム弁2cが押し上げられて、弁孔部2bが開放される。これにより、セル室1c内にて発生したガスは、弁孔部2bを通って、上蓋3内のガス流路3aに流入して、排気孔部3bから、排気パイプ6によって、自動車の車室外に排出される。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
このような制御弁式鉛蓄電池では、排気孔部3bから排気パイプ6内に排出されるガス量は、鉛蓄電池の容量によって異なるために、電槽のサイズが同一であっても、異なることになる。このため、電槽のサイズにかかわらず、排気パイプ6は、排出されるガス量に応じて、適宜、その口径が変更される。
【0016】
しかしながら、排気パイプ6が接続される排気孔部3bは、上蓋3の側面に一体的に取り付けられており、排気孔部3bに取り付けられる排気パイプ6の口径は、一定になっている。このために、排気パイプ6の口径を変更する場合には、その排気パイプ6の口径に対応した口径を有する排気孔部3bを上蓋3に取り付ける必要がある。このように、排気パイプ6の口径を変更する場合には、排気パイプ6の口径に対応した排気孔部3bが取り付けられるように、上蓋3を予め加工する必要がある。その結果、生産効率が低下し、また、製造コストが増加するおそれがある。
【0017】
さらに、排気孔部3bに接続される排気パイプ6は、自動車の車室外にガスを排出するために、自動車の内部において、適宜、引き回されることになる。この場合、排気パイプ6が、排気孔部3bとは同心状態で連結されると、その方向にのみ排気パイプ6が延出され、他の方向に排気パイプを延出させることができなくなるおそれがある。このために、排気孔部3bに対して、排気パイプ6を、L字管、U字管等のアダプターを介して連結する必要があるが、この場合には、アダプターと排気孔部3bとを連結するためのパイプがさらに必要になるおそれもある。
【0018】
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、ガスを排気パイプを介して排出する構成であって、生産性に優れており、また、製造コストを低減することができる電池を提供することにある。
【0019】
本発明の他の目的は、蓋体に形成されるガス流路の排気部の向きを変更する場合も、アダプターの使用を必要としない制御弁式鉛蓄電池を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池は、内部が複数のセル室に仕切られた電槽本体と、該電槽本体の各セル室に対応した気密状態の空間が内部にそれぞれ形成されるように該電槽本体に取り付けられており、内部に、各セル室にそれぞれ連通するガス流路および該ガス流路に連通する排気室が設けられるとともに、該ガス流路と各セル室との連通状態が弁体によってそれぞれ開閉制御されるようになった蓋体と、該蓋体の排気室内に嵌合された状態で一体的に取り付けられており、排気パイプの端部が嵌合される円筒状の連結部材とを具備し、該連結部材は、該排気パイプの端部が挿入される円筒状の本体部を有し、該連結部材の本体部は、該排気パイプの外周面に設けた円周状の突起部に嵌合するよう該本体部の内面に設けた円周状の溝部、あるいは該排気パイプの外周面に設けた円周状の溝部に嵌合するよう該本体部の内面に設けた円周状の突起部を有し、該突起部と該溝部との嵌合により、該排気パイプの端部を同心状態で回転可能に支持するよう構成されている
【0021】
前記連結部材は、前記排気室に設けられた開口部内に配置されるように前記本体部の一方の端部に設けられて、該開口部の周縁部と気密状態に接合されるフランジ部を有する。
【0023】
前記連結部材および前記排気パイプの少なくともいずれか一方の内部に、多孔質フィルタが配置されている。
【0024】
前記蓋体は、前記ガス流路が内部に設けられる溝状の凹部が設けられており、該凹部内に平板状の弁体が配置されている。
【0025】
前記蓋体の凹部が、平板状のキャップ部によって閉塞されており、該キャップ部と前記弁体との間に、前記ガス流路が形成されている。
【0026】
前記ガス流路が、通気性を有するシート状であって該弁体を押圧する弾性体によって構成されている。
【0027】
前記連結部材の本体部に挿入される排気パイプの端部が、パイプ本体に対して屈曲状態になっている。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0029】
図1は本発明の一実施形態を示す制御弁式鉛蓄電池の要部の縦断面図である。本発明の制御弁式鉛蓄電池は、車載用であり、内部に、正極板、負極板、セパレータ、電解液等を収容する電槽本体10を有している。電槽本体10は、合成樹脂によって上面が開放された中空直方体状に構成されており、その内部が、電槽本体10の幅方向に沿って相互に平行になった複数の隔壁12によって、複数のセル室13に区画されている。そして、各セル室13内に、複数の正極板と、各正極板に対してセパレータを介してそれぞれ積層状態になった複数の負極板と、非流動化された電解液とが、それぞれ収容されている。
【0030】
電槽本体10の上部には、蓋体20が取り付けられており、この蓋体20によって、電槽本体10の開放された上面が気密に閉塞されている。
【0031】
蓋体20は、合成樹脂によって、下面が開放された比較的薄い中空直方体に構成されており、その各側面24が、電槽本体10の各側面11に、それぞれ突き合わされて気密状態で接合されている。また、電槽本体10の開放された上面を覆う蓋体20の上面部22には、電槽本体10に設けられた各隔壁12にそれぞれ突き合わされて気密状態で接合される複数のリブ21が、それぞれが下方に垂直に突出した状態で設けられている。各リブ21により、蓋体20の内部は、電槽本体10の内部の各セル室13に対応した空間に気密に区画されている。
【0032】
蓋体20の上面部22における幅方向のほぼ中央部には、各リブ21とは直交する方向に沿って延びる凹部23が形成されている。この凹部23は、蓋体20の内部の区画された全ての空間の上方域に位置するように、蓋体20の長手方向に沿った長さを有している。凹部23の底面23aには、各セル室13に対応して形成された蓋体20内の各空間内にそれぞれ突出する円筒状の弁孔部25がそれぞれ設けられており、各弁孔部25によって、蓋体20内の各空間と凹部23の内部とがそれぞれ連通している。
【0033】
蓋体20内の長手方向の一方の端部内には、気密状態になった排気室26が設けられている。排気室26は、凹部23の底面23aにおける端部に設けられた通気口27を介して、凹部23内に連通している。また、排気室26には、排気パイプ70を接続するための連結部材60が設けられている。
【0034】
蓋体20の上面部22に形成された凹部23内には、板状弁体であるゴム板弁体28が凹部23の底面23a上に接した状態で設けられている。このゴム板弁体28は、凹部23における底面23aに設けられた全ての弁孔部25を覆うとともに、底面23aの一方の端部に設けられた排気口27を露出させるように、切り欠きが形成されている。従って、ゴム板弁体28は、電槽本体10内の各セル室13に対応してそれぞれ設けられた各弁孔部25をそれぞれ閉塞している。凹部23の底面23aと、ゴム板弁体28とは、シリコンオイル等の液体シール剤により気密にシールされている。
【0035】
ゴム板弁体28上には、シート状の押さえマット29が積層状態で設けられている。押さえマット29は、凹部23内の全体にわたって嵌合されており、従って、押さえマット29の一方の端部は、凹部23における底部23aの端部に設けられた排気口27に対向した状態になっている。シート状の押さえマット29は、例えば、通気性を有する弾性体であるスポンジシートによって構成されている。
【0036】
凹部23内には、押さえマット29上に、平板状のキャップ部30が嵌合されており、このキャップ部30によって、凹部23が閉鎖されている。キャップ部30は、合成樹脂によって形成された平板状をしており、キャップ部30の上面は、蓋体20における上面部22から突出しないように、その上面部22の上面と同じレベルになっている。上蓋20の外周縁部は、凹部23の周縁部に対して、超音波によって気密状態で溶着されている。
【0037】
キャップ部30は、押さえマット29を押圧しており、これにより、押さえマット29が、ゴム板弁体28を所定の圧力で押圧している。押さえマット29によって押圧されたゴム板弁体28は、各セル室13の内圧が上昇して所定の範囲内になることにより、各弁孔部25を開放するようになっている。
【0038】
ゴム板弁体28によって開放された弁孔部25からは、各セル室13内のガスが流出して、通気性を有する押さえマット29内を通流する。従って、この押さえマット29は、ゴム板弁体28とキャップ部30との間に、各排気口27間にわたるガス流路を形成している。
【0039】
蓋体20の一方の端部に設けられた排気室26は、蓋体20の側面24に設けられた開口部26aによって外部に開放されており、この排気室26内に、排気パイプ70と接続される連結部材60が設けられている。連結部材60は、排気室26内に水平状態で配置された円筒状の本体部61と、この本体部31の一方の端部に設けられたフランジ部62とを有している。フランジ部62は、蓋体20の側面24に設けられた開口部26a内に位置しており、フランジ部62の外周縁部が、開口部26aの内周縁部に、全周にわたって溶着されることにより、気密状態で接合されている。フランジ部62の外周縁部と、開口部26aの内周縁部とは、熱溶着によって、あるいは超音波溶着によって溶着されている。
【0040】
連結部材60の円筒状をした本体部61におけるフランジ部62が設けられた端部とは反対側の端部内には、多孔質フィルタ64が配置されている。この多孔質フィルタ64は、アルミナ粒の焼結体、ポリプロピレン樹脂粒の焼結体等のように、耐酸性の多孔質体によって構成されている。
【0041】
連結部材60の本体部61におけるフランジ部62に近接した内周面には、周方向に沿った溝部63が全周にわたって設けられている。
【0042】
連結部材60に接続される排気パイプ70は、連結部材60のフランジ部62から本体部61内に挿入される端部71と、この端部71に対して直角に屈曲されたパイプ本体72とを有している。排気パイプ70における端部71の外周面には、連結部材60の本体部61内に挿入された際に、本体部61の内周面に設けられた溝部63に嵌合する突起部73が、全周にわたって設けられている。
【0043】
排気パイプ70は、端部71を連結部材60の本体部61内に挿入して、外周面に設けられた突起部73を、連結部材60の本体部61内周面に設けられた溝部63に嵌合させることにより、連結部材60に対して同心状態で回転し得るように取り付けられる。
【0044】
なお、連結部材60の本体部61における内周面に、突起部を設けて、排気パイプ70の端部71外周面に全周にわたる溝部を設けるようにしてもよい。
【0045】
このような構成の制御弁式鉛蓄電池では、蓋体20が電槽本体10に気密に接合されるとともに、蓋体20の各リブ21が、電槽本体10の各隔壁12に対して気密に接合されることにより、電槽本体10の内部に形成された複数のセル室13が、蓋体20の各リブ21によって、それぞれが気密状態になっている。このような状態で、いずれかのセル室13内にて、過充電状態あるいは異常状態により、酸素ガスあるいは水素ガスが発生して、そのセル室13の内圧が上昇すると、弁孔部25を閉塞するゴム板弁体28が上方に押し上げられる。そして、セル室13の内圧が、予め設定された所定値を超えた状態になると、そのセル室13に対応した弁孔部25を閉塞するゴム板弁体28部分が、押さえマット29の押圧力に抗して上方に押圧されて、弁孔部25が開放される。
【0046】
開放された弁孔部25からは、セル室13内のガスが流出する。この場合、スポンジシートによって構成された押さえマット29は、圧縮されても通気性を失うことがないために、セル室13から弁孔部25を通って流出したガスは、押さえマット29内に流入して、押さえマット29の内部を通流する。押さえマット29の各端部は、凹部23の底面23aに設けられた排気口27に対向しているために、押さえマット29内を通流するガスは、排気口27を通って、蓋体20の端部内に設けられた排気室26内に流入する。
【0047】
いずれのセル室13においても、ガスの発生によって内圧が上昇して、ゴム板弁体28による弁孔部25の閉塞が解除されると、セル室13のガスは、スポンジシートによって構成された押さえマット29を通って、各排気室26内にそれぞれ流入し、各排気室26から排気口28を通って外部に排出される。従って、各セル室13からそれぞれ流出するガスは、押さえマット29を通って、一括して排気室26へ流動する。
【0048】
排気口28からガスが流入する排気室26の内部は、蓋体20の側面24に設けられた開口部26aが、排気室26内に配置された連結部材60のフランジ部62によって気密状態になっており、排気室26内に流入したガスは、連結部材60の本体部61内に流入する。連結部材60の本体部61内に流入したガスは、多孔質フィルタ64によって浄化されて、本体部61内に挿入されて固定された排気パイプ70の端部71内に流入して、パイプ本体部72を通って、自動車の車室外に排出される。
【0049】
この場合、鉛蓄電池から排出されるガス量は、鉛蓄電池の容量に応じて異なるために、電槽の大きさが同一であっても異なることになる。このために、排気パイプ70の口径も、同一サイズの鉛蓄電池であっても容量に応じて異なることになり、排出されるガス量に応じて、適宜、変更される。このために、排出されるガス量に対応した口径の排気パイプ70を選択する場合には、その排気パイプ70が接続される連結部材60が、蓋体20の排気室26内に取り付けられることになる。
【0050】
このように、排気パイプ70の口径が変更される場合にも、蓋体20自体は特に設計変更することなく、排気パイプ70に接続される連結部材60を、蓋体20の排気室26内に配置して取り付ければよく、生産効率が向上し、また、製造コストも低減することができる。
【0051】
さらに、排気パイプ70は、端部71がパイプ本体72に対してほぼ直角に屈曲されており、しかも、その端部71は、連結部材60の本体部61に対して同心状態で回動し得るように取り付けられているために、パイプ本体72を、連結部材60の軸心回りのいずれの方向にも延出させることができる。従って、排気パイプ70の延出方向を変更するための特別なアダプター、連結具等が不要になり、これによっても経済性が向上する。
【0052】
また、連結部材60の本体部61内に多孔質フィルタ64が配置されているために、排気パイプ70内等において静電気等によるスパークが発生しても、電槽内のガス流路中のガスに引火することが、多孔質フィルタ64によって防止される。この多孔質フィルタ64は、排気パイプ70内に配置してもよく、また連結部材60内及び排気パイプ70内の両方に配置してもよい。
【0053】
溝状の凹部23内に配置されたゴム板弁体28および押さえマット29は、それぞれ薄いシート状に構成されており、しかも、蓋体20における上面部22の上面と同一のレベルになるように凹部23内に嵌合されたキャップ部30によって、凹部23内に圧縮状態で収容されている。これにより、ガス流路となる押さえマット29は、蓋体20に形成された凹部23内に収容された状態になっており、電槽全体の高さが増大することが抑制されている。
【0054】
特に、ゴム板弁体28は、スポンジシートによって構成された押さえマット29によって押圧されているために、弁孔部25を確実に閉塞するために厚くする必要がなく、薄くすることができる。これによっても、蓋体20における凹部23の深さを小さく抑制できるために、蓋体20における上面部22の厚さをさらに小さく抑制でき、電槽全体の高さが増大することを、さらに確実に抑制することができる。
【0055】
【発明の効果】
本発明の電池は、このように、排気パイプに接続される連結部材が蓋体の排気室内に配置されて取り付けられるようになっているために、排気パイプの口径を変更する場合にも、蓋体自体を設計変更する必要がなく、生産性および経済性に優れている。
【0056】
また、連結部材は、排気パイプの端部を同心状態で回転し得るように指示することにより、排気パイプを配管する際に排気パイプが捩れるおそれがなく、排気パイプの配管が容易になり、しかも、配置の自由度も増す。さらには、連結部材と排気パイプとの連結に特別なアダプター等が不要になり、これによっても、経済性が向上する。
【0057】
また、連結部材内又はこれに接続される排気パイプ内、若しくはこれらの両方に多孔質フィルタを配置することにより、排気パイプ内等で静電気等によるスパークが発生した場合にも、ガス流路中のガスが引火することを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電池の実施形態の一例である制御弁式鉛蓄電池の要部の縦断面図である。
【図2】従来の制御弁式鉛蓄電池の要部の縦断面図である。
【符号の説明】
10 電槽本体
11 側壁
12 隔壁
13 セル室
20 蓋体
21 リブ
22 上面部
23 凹部
23a 底面
25 弁孔部
26 排気室
27 排気口
28 ゴム板弁体
29 押さえマット
30 キャップ部
60 連結部材
61 本体部
62 フランジ部
70 排気パイプ
71 端部
72 パイプ本体

Claims (7)

  1. 内部が複数のセル室に仕切られた電槽本体と、
    該電槽本体の各セル室に対応した気密状態の空間が内部にそれぞれ形成されるように該電槽本体に取り付けられており、内部に、各セル室にそれぞれ連通するガス流路および該ガス流路に連通する排気室が設けられるとともに、該ガス流路と各セル室との連通状態が弁体によってそれぞれ開閉制御されるようになった蓋体と、
    該蓋体の排気室内に嵌合された状態で一体的に取り付けられており、排気パイプの端部が嵌合される円筒状の連結部材と、
    を具備し、
    該連結部材は、該排気パイプの端部が挿入される円筒状の本体部を有し、
    該連結部材の本体部は、該排気パイプの外周面に設けた円周状の突起部に嵌合するよう該本体部の内面に設けた円周状の溝部、あるいは該排気パイプの外周面に設けた円周状の溝部に嵌合するよう該本体部の内面に設けた円周状の突起部を有し、該突起部と該溝部との嵌合により、該排気パイプの端部を同心状態で回転可能に支持するよう構成されている電池。
  2. 前記連結部材は、前記排気室に設けられた開口部内に配置されるように前記本体部の一方の端部に設けられて、該開口部の周縁部と気密状態に接合されるフランジ部を有する請求項1に記載の電池。
  3. 前記連結部材および前記排気パイプの少なくともいずれか一方の内部に、多孔質フィルタが配置されている請求項1に記載の電池。
  4. 前記蓋体は、前記ガス流路が内部に設けられる溝状の凹部が設けられており、該凹部内に平板状の弁体が配置されている請求項1に記載の電池。
  5. 前記蓋体の凹部が、平板状のキャップ部によって閉塞されており、該キャップ部と前記弁体との間に、前記ガス流路が形成されている請求項に記載の電池。
  6. 前記ガス流路が、通気性を有するシート状であって該弁体を押圧する弾性体によって構成されている請求項に記載の電池。
  7. 前記連結部材の本体部に挿入される排気パイプの端部が、パイプ本体に対して屈曲状態になっている請求項2に記載の電池。
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