JP5147151B2

JP5147151B2 - 制御弁式鉛蓄電池

Info

Publication number: JP5147151B2
Application number: JP2001226758A
Authority: JP
Inventors: 誠二安齋
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: JP2003045394A

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ための弁構造を有する制御弁式鉛蓄電池に関する。
【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弁構造が設けられた制御弁式と、このような弁構造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、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、弁体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集める一括ガス排出部を電槽の内部に設けられており、この一括ガス排出部に排気ホースが連結されて、車室外部にガスを排出する構成が採用されている。これにより、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排出流路を備えた車載用の制御弁式鉛蓄電池の一例を図３および図４に示す。図３は、制御弁式鉛蓄電池の斜視図、図４はその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、図２に示すように、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、電槽本体１の対応する各セル室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。排気孔部３ｂには、排気ホース（図示せず）が連結されるようになっている。排気孔部３ｂは、通常、車両の外部にガスを排出する排気ホースが連結されるように、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、一括排気孔３ｂから、排気ホースによって、車室の外部に排出される。
【００１５】
米国特許第５２９８３４４号明細書、同５２８１４９２号明細書、同４９１６０３４号明細書にも、それぞれ、電槽の上部に一括ガス排出流路が設けられた制御弁式の鉛蓄電池が開示されている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
図３及び図４に示す従来の制御弁式鉛蓄電池では、電槽１内の各セル室１ｃから排出されるガスを、中蓋２に設けられた上蓋３の内部空間であるガス流路３ａによって一括して流動させるようになっているために、上蓋３が中蓋２から突出した状態になっている。中蓋２の上方域は、スペース的に余裕があるために、中蓋２上に中空の上蓋３を設けることによって、各セル室１ｃから発生するガスを一括して流動させるための構成を容易に形成することができる。
【００１７】
なお、中蓋の一部を上方に突出させて、その内部に、各セル室から排出されるガスを一括して流動させるガス排出路を形成することもある。
【００１８】
近年、環境対策の観点から、車両の小型軽量化による燃費向上が強く求められており、車載用の鉛蓄電池も、小型軽量化が要望されている。しかしながら、中蓋２に、上方に突出する中空の上蓋３を設けて、上蓋３の内部にガス排出流路を形成する構成では、電槽全体の高さが大きくなり、小型化することができなくなる。
【００１９】
また、中蓋２上に中空の上蓋３を設ける構成では、通常の制御弁式鉛蓄電池の電槽の形状とは異なり、また、開放式鉛蓄電池の電槽の形状とも異なることになる。このために、通常の電槽を製造するための設備とは異なる特殊な設備を使用する必要がある等、生産コストが増加するおそれがある。
【００２０】
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、電槽の形状および大きさを、通常の電槽とは大きく異ならせることなく、各セル室から発せられるガスを、一括して電槽外部に排出することができる制御弁式鉛蓄電池を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の制御弁式鉛蓄電池は、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の上部に取り付けられており、その上面部に、各セル室にそれぞれ連通する弁孔部が設けられるとともに、各弁孔部を介して各セル室にそれぞれ連通する溝状の凹部が設けられた中蓋と、該中蓋の凹部内に、全て弁孔部を塞ぐように設けられ、かつゴム板によって構成されており、各セル室の内圧が上昇することによって、各弁孔部を開放する平板状のゴム板弁体と、各弁孔部を通過したガスが通流するガス流路が、該弁体の上方かつ該中蓋の凹部内に形成されるように、前記中蓋の凹部を閉鎖する平板状の上蓋と、を具備し、該中蓋は、該中蓋におけるガス流路の終端側の端部内に、該中蓋の凹部の下側でかつ該セル室の上側に位置するよう形成された排気室を有し、該排気室は、該中蓋の凹部の底面に形成された通気口を介して該ガス流路と連通し、かつ該中蓋の側面に設けられた排気孔部を介して外部に連通しており、該ガス流路は、通気性を有するシート状であって該ゴム板弁体を押圧する弾性体によって構成されており、該平板状の上蓋が、該弾性体を介して、該複数のセル室の弁孔部の上に載置されたゴム板弁体を押圧しており、そのことにより、上記目的が達成される。
【００２４】
前記弾性体は、スポンジシートである。
【００２５】
前記中蓋には、該中蓋の凹部内に嵌合される上蓋と該凹部との間隙を気密状態にシールする気密シートが設けられている。
【００２６】
【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。
【００２７】
図１は、本発明の制御弁式鉛蓄電池の実施形態の一例を示す外観斜視図、図２は、その要部の断面図である。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、図２に示すように、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。
【００２８】
電槽本体１０の上部には、中蓋２０が取り付けられており、この中蓋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。
【００２９】
中蓋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２０ａ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中蓋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、中蓋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。
【００３０】
中蓋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、中蓋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、中蓋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中蓋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、中蓋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。
【００３１】
中蓋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。この排気室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は、中蓋２０の側面２０ａを貫通するように設けられた円筒状の排気孔部２８を介して、外部に連通している。この排気孔部２８には排気ホースが接続されるようになっており、制御弁式鉛蓄電池が自動車に搭載された際に、この排気ホースによって、排気室２６内のガスが車室外に排出される。
【００３２】
中蓋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４０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４０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の端部に設けられた排気口２７が露出するように、底面２３ａのその端部を覆わない状態で配置されている。従って、ゴム板弁体４０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４０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。
【００３３】
ゴム板弁体４０上には、シート状の押さえマット５０が積層状態で設けられている。押さえマット５０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５０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。
【００３４】
凹部２３内には、押さえマット５０上に、平板状の上蓋３０が嵌合されており、この上蓋３０によって、凹部２３が閉鎖されている。上蓋３０は、合成樹脂によって形成された平板状をしており、上蓋３０の上面は、中蓋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、超音波によって溶着されている。
【００３５】
上蓋３０は、押さえマット５０を押圧しており、これにより、押さえマット５０が、ゴム板弁体４０を所定の圧力で押圧している。押さえマット５０によって押圧されたゴム板弁体４０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。
【００３６】
ゴム板弁体４０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５０内を通流する。従って、この押さえマット５０は、ゴム板弁４０と上蓋３０との間に、排気口２７に連なるガス流路を形成している。
【００３７】
中蓋２０の上面部２２には、気密シート８０が、上蓋３０を覆うように貼り付けられている。気密シート８０は、上蓋３０の外縁部と中蓋２０の凹部２３の側壁部との間に形成される間隙のシール性を高めるために、気密性の粘着剤によって、中蓋２０における上面部２２に貼り付けられている。
【００３８】
なお、図１に示すように、制御弁式鉛蓄電池の各端子９０は、中蓋２０の上面部２２をそれぞれ貫通して、中蓋２０の上方に突出している。
【００３９】
このような構成の制御弁式鉛蓄電池では、中蓋２０が電槽本体１０に気密に接合されるとともに、中蓋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、中蓋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４０が加圧される。そして、セル室１３の内圧が、予め設定された所定値以上になると、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４０部分が、押さえマット５０の押圧力に抗して押圧されて、弁孔部２５が開放される。
【００４０】
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５０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５０内に流入して、押さえマット５０の内部を通流する。押さえマット５０の一方の端部は、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５０内を通流するガスは、排気口２７を通って、中蓋２０の端部内に設けられた排気室２６内に流入する。排気室２６内に流入したガスは、排気室２６と外部とを連通する排気孔部２８によって、電槽の外部に排出される。
【００４１】
なお、排気孔部２８に排気ホースが接続されている場合には、排気室２６内のガスは、排気ホースによって、例えば自動車の車室外に排出される。
【００４２】
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４０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５０を通って、排気室２６内に流入し、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５０を通って、一括して排気室２６へ流動する。
【００４３】
溝状の凹部２３内に配置されたゴム板弁４０および押さえマット５０は、それぞれ薄いシート状に構成されており、しかも、中蓋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内に嵌合された上蓋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５０は、中蓋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おそれがない。
【００４４】
特に、ゴム板弁体４０は、スポンジシートによって構成された押さえマット５０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、中蓋２０における凹部２３の深さを小さく抑制できるために、中蓋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。
【００４５】
中蓋２０の凹部２３内に嵌合された上蓋３０の外周縁部と、凹部２３の周縁部とは、超音波によって溶着されている。上蓋３０と凹部２３とを超音波によって溶着する場合には、上蓋３０の外周縁部、凹部２３の周縁部のいずれか一方に、ダイレクターと呼ばれる突起部を形成する必要がある。本実施形態の制御弁式鉛蓄電池では、中蓋２０における上面部２２の上面に、上蓋３０を覆うように気密シート８０が貼り付けられて、中蓋２０に形成された凹部２３と上蓋３０との間隙のシール性が確保されている。このために、上蓋３０の外縁部と、凹部２３の周縁部とを、全周にわたって気密性が得られるように、全周にわたって超音波溶着する必要がない。その結果、上蓋３０の外周縁部、凹部２３の周縁部のいずれか一方に形成されるダイレクターと呼ばれる突起部を、全周にわたって連続して形成する必要がなく、突起部を断続的に形成して超音波溶着することができる。
【００４６】
このように、中蓋２０の凹部２３と上蓋３０とを全周にわたる気密性を確保すること必要がなく、中蓋２０の凹部２３と上蓋３０のいずれかに突起部を断続的に形成して超音波溶着する場合には、ガスの流路が設けられていない通常の制御弁式鉛蓄電池における電槽の中蓋および上蓋としても使用することができる。
【００４７】
気密シート８０には、鉛蓄電池の取り扱い表示、品番表示等の各種表示を施すことができる。このように、気密シート８０に各種表示を施すことにより、品番表示等が設けられたラベルを別に貼り付ける必要がなく、これにより、生産性が向上する。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の制御弁式鉛蓄電池は、このように、中蓋に凹部を設けて、その凹部内に弁体およびガス流路を形成しているために、電槽全体の高さが大きくなるおそれがなく、小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御弁式鉛蓄電池の実施形態の一例を示す斜視図である。
【図２】その制御弁式鉛蓄電池の要部の縦断面図である。
【図３】従来の制御弁式鉛蓄電池の斜視図である。
【図４】そ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中蓋
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排気孔部
３０上蓋
４０ゴム板弁体
５０押さえマット
８０気密シート

Claims

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の上部に取り付けられており、その上面部に、各セル室にそれぞれ連通する弁孔部が設けられるとともに、各弁孔部を介して各セル室にそれぞれ連通する溝状の凹部が設けられた中蓋と、
該中蓋の凹部内に、全て弁孔部を塞ぐように設けられ、かつゴム板によって構成されており、各セル室の内圧が上昇することによって、各弁孔部を開放する平板状のゴム板弁体と、
各弁孔部を通過したガスが通流するガス流路が、該弁体の上方かつ該中蓋の凹部内に形成されるように、前記中蓋の凹部を閉鎖する平板状の上蓋と、
を具備し、
該中蓋は、該中蓋におけるガス流路の終端側の端部内に、該中蓋の凹部の下側でかつ該セル室の上側に位置するよう形成された排気室を有し、
該排気室は、該中蓋の凹部の底面に形成された通気口を介して該ガス流路と連通し、かつ該中蓋の側面に設けられた排気孔部を介して外部に連通しており、
該ガス流路は、通気性を有するシート状であって該ゴム板弁体を押圧する弾性体によって構成されており、
該平板状の上蓋が、該弾性体を介して、該複数のセル室の弁孔部の上に載置されたゴム板弁体を押圧している制御弁式鉛蓄電池。
前記弾性体は、スポンジシートである請求項１に記載の制御弁式鉛蓄電池。
前記中蓋には、該中蓋の凹部内に嵌合される上蓋と該凹部との間隙を気密状態にシールする気密シートが設けられている請求項１に記載の制御弁式鉛蓄電池。