JP5521279B2

JP5521279B2 - 蓄電池

Info

Publication number: JP5521279B2
Application number: JP2008114940A
Authority: JP
Inventors: 恭秀中山; 英次北條; 博文梅谷; 匡史塩田; 信大崎
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2028-04-25
Also published as: JP2009266626A

Description

本発明は蓄電池に関し、特に自動二輪車の搭載に適した蓄電池に関するものである。

自動二輪車に搭載される蓄電池は、四輪自動車用の蓄電池と比べて、それを搭載するための空間が限られ、走行時の衝撃や振動の影響を受けやすいことから、電槽は堅牢で、出力取出し用の端子は上方への突出が小さいものが一般的であり、原動機付自転車と言われる５０ｃｃクラスのものに搭載される機種を除けば、２５０ｃｃクラスまでのものに搭載される機種の汎用性が最も高くなっている。

また、自動二輪車に搭載される蓄電池は、上記した２５０ｃｃクラスのものでも、これを超えるクラスのものでも、それぞれの負荷が要求するだけの十分な出力電流が取り出せる端子にする必要があるが、上記したクラスを超える排気量の自動二輪車に搭載される蓄電池では、寸法を大きくすることができないという制約の下で、正負極端子間の短絡時の安全性を考慮したもの、あるいは取り出す出力電流が大きくなることによる発熱対策が考慮されたものが求められている。

取り出す出力電流が大きい蓄電池の構造としては、極板群から延びる極柱が挿入されて溶接されるブッシングが蓋に設けられ、蓋の上面の一部に形成された切欠き部に、前記ブッシングに接続される板端子を配して、板端子の上面が蓋の上面より突出しない構成のものが知られている。このような構成の蓄電池には特許文献１に示すものがある。特許文献１に示された蓄電池は、真鍮製の板端子の一端を垂直下方に折り曲げて垂直板部とし、その端部を蓋の上面に設けた凹部に嵌合させて固着するとともに、他端をコ字状に折り曲げてから水平方向に延出させて水平板部とし、その端部に形成した貫通孔に鉛合金製のブッシングを嵌合させて溶接したものである。
特開２００３−０７７４５４号公報

また、蓄電池、大きい出力電流を取り出すことができる蓄電池では、特許文献２、３のように、端子や蓄電池内部に過電流が流れたときに電流を遮断する機能を備えたものがある。
特開平１０−２７００１０号公報特開２００３−０１７０３５号公報

上記特許文献１に開示された蓄電池では、極柱をブッシングに溶接する作業の他に、板端子の一端の垂直板部を蓋の上面に設けた凹部に嵌合させて固着する作業、板端子の他端の水平板部の貫通孔にブッシングを嵌合させて溶接する作業が必要であるため、製造に要する工数が増大するという問題があった。また、ブッシングに溶接される板端子が外部に露出しているため、蓋にインサート成型されたブッシングの界面を通って電解液が上方に移動すると、外部に露出した板端子に容易に達して、板端子変色あるいは腐食するという問題があった。上記特許文献２、３に開示された蓄電池では、正負極端子間の短絡時などの過電流によって端子内部の通電の遮断はできるが、通電が遮断されない程度の電流が流れ続けることによる発熱に対しては考慮されていない。

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、製造に要する工数の増大が防止でき、端子の変色あるいは腐食が長期間に渡って防止できるとともに、限られた寸法内で大きい出力電流を安全に取り出すことができる、自動二輪車に搭載されるのに適した蓄電池の端子の構造を提供する。

すなわち、本発明の蓄電池は、隔壁によって内部が複数のセルに区画され、各セルに極板群が収納される合成樹脂製の電槽と、前記電槽を上方から被覆するとともに、前記極板群から延びる極柱が挿入されて溶接されるブッシング及び上面の一部に設けられた端子を備えた合成樹脂製の蓋とを有したものにおいて、前記ブッシングに端子を接続するための導通部が端子及びブッシングと一体成形されて端子部を形成するとともに、前記端子部のうちの少なくともブッシングの下側部分と前記導通部とがインサート成型によって蓋に埋め込まれており、かつ少なくとも一方の端子部の導通部は合成樹脂層が一部設けられておらず、前記合成樹脂層が設けられていない前記導通部は、断面積の一部が小さくなっていることを特徴（請求項１）とし、また、隔壁によって内部が複数のセルに区画され、各セルに極板群が収納される合成樹脂製の電槽と、前記電槽を上方から被覆するとともに、前記極板群から延びる極柱が挿入されて溶接されるブッシング及び前記ブッシングと離れた位置において上面の一部に設けられた端子を備えた合成樹脂製の蓋とを有した蓄電池において、前記ブッシングと前記端子とを接続するための導通部が前記端子及び前記ブッシングと一体成形されて端子部を形成するとともに、前記端子部のうちの少なくとも前記ブッシングの下側部分と前記導通部とがインサート成型によって前記蓋に埋め込まれており、少なくとも一方の前記端子部の前記導通部と接触する前記蓋の合成樹脂層が、肉厚部と前記肉厚部よりも厚さの薄い肉薄部とを有しており、前記肉薄部と接触する前記導通部は、断面積の一部が小さくなっていることを特徴（請求項２）とし、また、前記蓄電池において、ブッシングの上方を覆う合成樹脂製の補助蓋を有したことを特徴（請求項３）とし、また、前記蓄電池において、ブッシングの上側部分の内径を下側部分の内径より小さいテーパ状に形成し、極柱の下端側の外径を上端側の外径より大きいテーパ状に形成したことを特徴（請求項４）とし、また、前記いずれかの蓄電池において、導通部は外側に突出する環状の突起部を備えたことを特徴（請求項５）とする。

上記した如く、導通部が端子及びブッシングと一体成形されて端子部を形成し、導通部をインサート成型によって蓋に埋め込むことにより、端子を蓋に固定する作業が不要になるだけでなく、部品点数の削減と製造に要する工数の削減を図ることができ、しかも、導通部がブッシングの下側とともにインサート成型によって蓋に埋め込まれているから、ブッシングの界面と導通部の界面を通って電解液が移動しなければ、外部に露出した端子に至ることはない。また、導通部を覆う合成樹脂層が一部設けられていないか、又は一部厚さを薄くして設けられたことにより、過電流が流れ続けて導通部が発熱してそれが軟化しても、導通部の構成材料はその部分から外部に流れ落ちて蓄電池内に流れ落ちることはないので、蓄電池の内部短絡のような問題の発生を防止することができる。このような導通部は、その部分を成型する金型に合成樹脂が注入されないようにして成型するか、注入されても成型される合成樹脂層の厚さが薄くなるようにするのがよいが、成型後に合成樹脂層を除去するか、あるいはその部分の厚さが薄くなるように切削してもよい。このような導通部の構成は正極と負極の両方に設けてもよいが、一方の端子（負極）に端子カバーを被せない場合にはその端子（負極）のみに設けてもよい。また、導通部に、外側に突出する環状の突起部または環状の窪み部のいずれかまたは両方を備えることで、その界面を通って電解液が端子に移動し難くでき、環状の窪み部または断面積を一部小さくした部分のいずれかまたは両方を備えることで、短絡による過電流が流れた場合に導通部を該部分で早期に溶断させるという効果も奏することができる。

以下、本発明をその実施形態に基づいて説明する。

図１に、特に自動二輪車に搭載するのに適した鉛蓄電池（以下、単に蓄電池という）の斜視図の要部を示すが、この蓄電池を他の目的に使用することを妨げるものではない。図１に示した如く、この蓄電池１０は、平面視矩形状の合成樹脂製の電槽１と、この電槽１の上方の開口を閉じるための平面視矩形状の合成樹脂製の蓋２と、この蓋２の上面を覆う合成樹脂製の補助蓋９とを備えている。

前記蓋２は４つの角部のうち、一方の長辺の両側となる２つの角部に、それぞれ切欠き部３、３を形成し、各切欠き部３、３に正極及び負極を構成する端子４、４をそれぞれ配置（図では右側が正極端子、左側が負極端子である）し、端子４、４の天板部４Ａ、４Ａが蓋２の上端２Ａよりも突出しないようにしている。さらに、凹凸部２Ｅを設け、該凹凸部２Ｅは前面２Ｅ１が端子４、４の前板部４Ｂ、４Ｂより突出し、上面２Ｅ２が端子４、４の天板部４Ａ、４Ａより突出するようにして、端子４、４間を金属片が橋絡することで発生する短絡を防止するようにしている。

図２に、蓋２の平面形状を説明するために、図１における補助蓋９を除去した平面図を示し、図３に、端子４、４の蓋２の内部における構造を説明するために、その一方の端子４を含む部位の断面図を示している（図２では排気弁を符号１１で示しているが、図１では省略している）。これらの図は、蓋２には天板部２Ｄの長辺の両側に、極板群（図示せず）から延びる極柱５が挿入されて溶接されるブッシング６が、端子４の底部４Ｆ及び連結部４Ｇにおいて前記ブッシング６の上側部分６Ａに接続される導通部７とともにインサート成型されていることを示している。前記ブッシング６に端子４を接続するための導通部７は鉛又は鉛合金によって端子４及びブッシング６と一体成形されて端子部８を形成している。なお、図３の５Ａは極板群（図示せず）を構成する複数の正極板又は複数の負極板をそれぞれ一体化して正極又は負極の極柱５の下端に接続されるストラップである。また、ブッシング６と極柱５とは、ブッシング６の上側部分６Ａの内径を下側部分６Ｂの内径より小さいテーパ状に形成し、極柱５の下端側の外径を上端側の外径より大きいテーパ状に形成することによって、極柱５をブッシング６に挿通しやすくするだけでなく、ブッシング６に極柱５を挿入する際の位置ずれを生じ難くしている。また、これにより、ブッシング６の上側部分６Ａにおける極柱５との間隙が小さくなって該部分の溶接が容易になり、極柱５の表面に沿って這い上がってくる電解液がブッシング６の上側部分６Ａから空間Ｋ内に移動しないようにすることができる。なお、図３のＢで示した部分はブッシング６と極柱５とがバーナー等で溶接された溶接部分を示している。

また、図１及び図３の９で示した部分は補助蓋で、蓋２の天板部２Ｄに露出しているブッシング６の上側部分６Ａと極柱５を覆うように蓋２に被せられる、矩形状のものである。図１〜図３に示した如く、蓋２の天板部２Ｄは底面２Ｂから上方に立ち上げた平面視矩形状の縦板部２Ｃの上端２Ａよりも少し低い位置にあり、その上面の外周縁に、縦板部２Ｃに対してほぼ平行になる環状のリブ２Ｒが形成されるとともに、該リブ２Ｒは前述したブッシング６の上側部分６Ａと極柱５の露出部分を囲んで円弧部２ｒを形成している。そして、図３に示した如く、前記補助蓋９は、その外周縁に形成されたスカート部９Ｓをリブ２Ｒと縦板部２Ｃとの間に形成された溝２Ｍに入れ、リブ２Ｒ及び円弧部２ｒに対応する位置に形成されたリブ９Ｒ及び円弧部９ｒを溶融状態でリブ２Ｒ及び円弧部２ｒに当接させて溶着することで、リブ２Ｒ及び円弧部２ｒとリブ９Ｒ及び円弧部９ｒとで囲まれた内側の空間を密閉状態にしている。なお、円弧部２ｒと円弧部９ｒは必ずしも円弧状である必要はない。

また、図３に示した如く、前記端子部８のうちの、ブッシング６の上側部分６Ａを除いた下側部分６Ｂと導通部７とがインサート成型によって蓋２に埋め込まれている。前記導通部７は前記ブッシング６の下側部分６Ｂから水平方向に延びる第１水平板部７Ａと、この第１水平板部７Ａの端部から下方に垂下する縦板部７Ｂと、この縦板部７Ｂの下端から水平方向に延びて前記端子４の底部４Ｆ及び連結部４Ｇに接続される第２水平板部７Ｃとからなっており、前記ブッシング６には下側部分６Ｂの外側に上下方向に沿って複数の環状の突起部６Ｔが設けられ、前記導通部７の第１水平板部７Ａには突起部７Ｔが設けられている。これにより、蓋２の上部の空間Ｋ内に電解液が移動してくるのを阻止するとともに、移動してきた電解液も端子４、４に達するのを阻止することができる。すなわち、前記突起部７Ｔを設けることで導通部７の沿面距離を長くすることができるが、突起部７Ｔに代えて環状の窪み部としてもよい。突起部７Ｔに代えて窪み部とすることで、後述する縦板部７Ｂの断面積を一部小さくした部分７ｂの作用効果も併せて奏することができるが、この部分７ｂはここが溶断することで通電を遮断させるためのものであるから、後述する膨出部２Ｆの合成樹脂層が設けられていない縦板部７Ｂの部分２ｆに設け、合成樹脂層に埋め込まれた第１水平板部７Ａに突起部７Ｔ（または窪み部）を別に設けるのがよい。膨出部２Ｆに合成樹脂層が設けられていない部分２ｆがあることで、第１水平板部７Ａに移動してきた電解液がさらに部分２ｆに移動すると、該部分２ｆから外部に漏出することがあるため、突起部７Ｔ（または窪み部）を第１水平板部７Ａと縦板部７Ｂの境界付近に設けるのが好ましい。図では、第１水平板部７Ａに突起部７Ｔを設けているが、膨出部２Ｆを縦板部７Ｂの上部から下方に垂下した形状にすれば膨出部２Ｆ内部の縦板部７Ｂの上部に設けてもよい。また、図では突起部７Ｔを２箇所に設けているが、１箇所あるいは２箇所以上にしてもよく、複数の突起部７Ｔの各々の外周縁の異なる位置に切欠きまたは凹部を設けることで、導通部７の構成材料の量を減らして沿面距離を長く保つようにしてもよい。さらに、空間Ｋ内に電解液が移動してきても、リブ９Ｒ、２Ｒと円弧部９ｒ、２ｒによって囲まれた空間内に留まっているから、補助蓋９の表面（蓄電池１０の外部）に漏出することはない。なお、第１水平板部７Ａの表面（端子４の天板部４Ａと平行な面）は必ずしも水平でなくてもよく、円弧状又は楕円弧状に膨出させてもよい。このような形状は第１水平板部７Ａの表面に限らず、縦板部７Ｂの表面（端子４の前板部４Ｂと平行な面）や第２水平板部７Ｃの表面（端子４の天板部４Ａと平行な面）も同様である。このように膨出させることで、インサート成型を確実に行うことができる。なお、図では前記第２水平板部７Ｃの上面を部分２ｆに連ならせるようにして合成樹脂層を設けていないが、この上面には合成樹脂層を設けてもよい。

図１〜図３に示した如く、導通部７の縦板部７Ｂは、蓋２の縦板部２Ｃから端子４、４側に膨出した、上部のみが合成樹脂層で覆われた膨出部２Ｆ、２Ｆとなっているが、このように縦板部７Ｂに合成樹脂層が設けられていない部分２ｆを存在させて膨出部２Ｆ、２Ｆとすることで、蓄電池から取り出す電流が大きい場合の放熱を促すことができるだけでなく、短絡等によって大電流が流れて急激な発熱があった場合に、該部分２ｆを設けることで、導通部７が軟化あるいは溶融状態になっても、前記部分２ｆから外部に鉛または鉛合金を溶出させて蓄電池内に流れ落ちるのを防止し、蓄電池の内部短絡といった問題が発生することも防止している。なお、このような部分２ｆを設けることに加えて、図３に示したように、前記導通部７の縦板部７Ｂの断面積を一部小さくした部分７ｂを設けることで、導通部７の構成材料を前記部分２ｆから外部に溶出させるようにするだけでなく、前記部分７ｂを溶断させて通電を遮断できるようにしてもよい。図では部分７ｂは縦板部７Ｂの下方に設けているが、該部分７ｂが溶断して溶融した鉛を縦板部７Ｂと端子４、４との間に落下させるようにすることを考えれば縦板部７Ｂの上方に設けるのが好ましい。また、図では前記部分２ｆは合成樹脂層の一部を設けないようにして存在させているが、該部分２ｆに合成樹脂層が薄く形成されるようにしてもよい。このように合成樹脂層の一部を設けないようにして、あるいはその厚さを一部薄くするには、その部分を成型する金型に合成樹脂が注入されないようにするか、注入されても合成樹脂層の厚さが薄く成型されるようにするのがよい。また、合成樹脂層は、図のように、縦方向ではなく、横方向に設けないようにして、あるいは横方向に薄く形成されるようにして部分２ｆを存在させてもよい。さらに、図では該部分２ｆを正極側と負極側の両方に設けているが、正極側か負極側のいずれか一方のみに設けるだけで本発明の作用効果は奏される。

図４（ａ）は前記端子部８の斜視図、同（ｂ）は側面図、同（ｃ）底面図で、図１〜図３と同一の部分には同一の符号を付すことで説明を省略し、これまで説明しなかった点についてのみ説明する。図において、端子４は下端に、インサート成型時にアンカー効果を発揮させるアンカー部４Ｔを一体成形しているが、別に形成して端子４の下端に溶接等によって一体化してもよい。このアンカー部４Ｔは端子４の下端に一体成形されている平板状の底部４Ｆから下方に一体的に延びる連結部４Ｇの下端に一体形成されており、その平面視寸法は連結部４Ｇの寸法より大きくなるようにしている。

図４においては、アンカー部４Ｔの底面は平坦であるが、端子部８に合成樹脂をインサート成型する際に、端子部８を固定するための金型が凸部を有したものであれば、アンカー部４Ｔの底面中央から連結部４Ｇに至るような凹部を設けておいて、互いに嵌合させるようにしてもよく、同様に端子部８を固定するための金型が凹部を有したものであれば、アンカー部４Ｔの底面を中央が突出するような円錐状の凸部を設けておいて、互いに嵌合させるようにしてもよい。図４では、アンカー部４Ｔを長円にしているが、長円でなくてもよい。

これにより、端子４は、アンカー部４Ｔ、導通部７及びブッシング６が蓋に埋設することができるから、蓋２と端子部８とを強固に一体化できる。なお、電槽１、蓋２及び補助蓋９の材料としては、上記したインサート成型に適しており、蓋２と補助蓋９との熱溶着に適したポリプロピレンなどの熱硬化性樹脂が好ましい。

また、図４において、端子４は、長方形状の天板部４Ａを有し、この天板部４Ａの４辺のうちの正面視において右側となる辺以外の３辺からは下方に垂下する前板部４Ｂ、後板部４Ｃ及び左板部４Ｄを有し、正面視において右側となる辺からは下方に垂下する右板部４Ｅを有している。前記天板部４Ａと前板部４Ｂには、ボルト（図示せず）を貫通させるための貫通孔４Ｋ１、４Ｋ２が形成され、前記右板部４Ｅには、端子４の内部にナット（図示せず）を挿入するための開口部４Ｊが形成されている。このような貫通孔４Ｋ１、４Ｋ２と開口部４Ｊとを形成したのは、車両の電装品に接続するための外部リード線の接続位置に応じた蓄電池の搭載形態にしたうえで、蓄電池と外部リード線とが最適な接続形態になるように、開口部４Ｊからナットを挿入させるとともに外部リード線を装着したボルトを前記貫通孔４Ｋ１、４Ｋ２のいずれかから挿通して螺着させるためである。なお、ここに述べた端子４の形状は一例であり、他の形状のものであってもよい。

上記した如く、本発明に係る蓄電池は、自動二輪車に搭載するのに適しており、特に継続的に大きい電流が流れ続けた場合の放熱効果を高めることができるとともに、短絡時の安全性も高めることができるから、その産業上の利用可能性は大である。

本発明の実施形態に係る蓄電池の上面を示す斜視図。同補助蓋の装着前の平面図。同補助蓋の装着後の端子部の要部断面図。（ａ）は端子部の斜視図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はその底面図。

符号の説明

１…電槽、２…蓋、２Ａ…上端、２Ｂ…底面、２Ｃ…縦板部、２Ｄ…天板部、２Ｅ…凹凸部、２Ｆ…膨出部、２Ｍ…溝部、２Ｒ…リブ、２ｆ…合成樹脂層の一部を除去した部分、２ｒ…円弧部、３…切欠き部、４…端子、４Ａ…天板部、４Ｂ…前板部、４Ｃ…後板部、４Ｄ…左板部、４Ｅ…右板部、４Ｆ…底部、４Ｇ…連結部、４Ｊ…開口部、４Ｋ１、４Ｋ２…貫通孔、４Ｔ…アンカー部、５…極柱、６…ブッシング、６Ａ…上側部分、６Ｂ…下側部分、６Ｔ…突起部、７…導通部、７Ａ…第１水平板部、７Ｂ…縦板部、７Ｃ…第２水平板部、７Ｔ…突起部、７ｂ…縦板部７Ｂの断面積を一部小さくした部分、８…端子部、９…補助蓋、９Ｒ…リブ、９ｒ…円弧部、９Ｓ…スカート部、１０…蓄電池、Ｂ…溶接部分、Ｋ…空間

Claims

隔壁によって内部が複数のセルに区画され、各セルに極板群が収納される合成樹脂製の電槽と、前記電槽を上方から被覆するとともに、前記極板群から延びる極柱が挿入されて溶接されるブッシング及び上面の一部に設けられた端子を備えた合成樹脂製の蓋とを有した蓄電池において、
前記ブッシングに端子を接続するための導通部が端子及びブッシングと一体成形されて端子部を形成するとともに、前記端子部のうちの少なくともブッシングの下側部分と前記導通部とがインサート成型によって蓋に埋め込まれており、かつ少なくとも一方の端子部の導通部は合成樹脂層が一部設けられておらず、
前記合成樹脂層が設けられていない前記導通部は、断面積の一部が小さくなっていることを特徴とする蓄電池。
隔壁によって内部が複数のセルに区画され、各セルに極板群が収納される合成樹脂製の電槽と、前記電槽を上方から被覆するとともに、前記極板群から延びる極柱が挿入されて溶接されるブッシング及び前記ブッシングと離れた位置において上面の一部に設けられた端子を備えた合成樹脂製の蓋とを有した蓄電池において、
前記ブッシングと前記端子とを接続する導通部が前記端子及び前記ブッシングと一体成形されて端子部を形成するとともに、前記端子部のうちの少なくとも前記ブッシングの下側部分と前記導通部とがインサート成型によって前記蓋に埋め込まれており、
少なくとも一方の前記端子部の前記導通部と接触する前記蓋の合成樹脂層が、肉厚部と前記肉厚部よりも厚さの薄い肉薄部とを有しており、
前記肉薄部と接触する前記導通部は、断面積の一部が小さくなっていることを特徴とする蓄電池。
請求項１または２記載の蓄電池において、ブッシングの上方を覆う合成樹脂製の補助蓋を有したことを特徴とする蓄電池。
請求項１または２記載の蓄電池において、ブッシングの上側部分の内径を下側部分の内径より小さいテーパ状に形成し、極柱の下端側の外径を上端側の外径よりも大きいテーパ状に形成したことを特徴とする蓄電池。
請求項１〜４のいずれかに記載の蓄電池において、導通部は外側に突出する環状の突起部を備えたことを特徴とする蓄電池。