JP2001102026A - 密閉形鉛蓄電池とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 密閉形鉛蓄電池の安全弁において電槽化成で
適切な開閉弁圧と製品として適切な開閉弁圧が異なるた
め、その製造工程において安全弁の開閉弁圧を変更する
必要があった。 【解決手段】 電槽化成時には安全弁７はばね弾性を有
する弁押え板８で保持され、電槽化成終了後には中蓋３
に弁押え板８の変形を制限する上蓋９を接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は密閉形鉛蓄電池とそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】密閉形鉛蓄電池は従来の液式の鉛蓄電池
に比較して保守点検作業を削減できるとともに、その設
置方向の自由度が高いことからバックアップ電源を初め
として様々な用途に広く用いられてきている。

【０００３】このような密閉形鉛蓄電池は充電中に発生
する酸素ガスを負極で吸収させる必要上、通常の使用時
において電槽内部は密閉されている。しかしながら、実
際にはその製造工程において比較的大電流で通電し充電
する電槽化成工程が必要であり、この電槽化成工程で正
極板から大量に発生する過剰な酸素ガスを電槽外に排出
する必要があること、さらには電槽内圧の異常な上昇を
避ける必要性から電槽を閉塞する蓋に安全弁が設けられ
ている。この安全弁としては円筒状の安全弁支持筒にキ
ャップ状ゴムで構成される安全弁を装着し、この安全弁
が安全弁支持筒から脱落しないように弁押え板で安全弁
を保持する構造が広く用いられている。

【０００４】前記したような電槽化成工程は蓄電池を電
気化学的に活性化させる必要上、電槽内に比較的潤沢に
電解液を存在させた状態で大電流で通電することが必要
である。このような場合に安全弁の開弁圧が比較的高い
と蓄電池内部の圧力が高い状態で開弁するために電槽内
の電解液が開弁とともに蓄電池外部に排出されてしまう
ことになる。このように電解液の排出によって蓄電池内
部の電解液量が規定量以下になり、蓄電池の特性を損な
ったり、排出された電解液が蓄電池の端子を腐食させる
等の不具合の原因となる。一方、安全弁を装着しない状
態で通電を行うと蓄電池内部に空気中の酸素ガスが侵入
し、負極板を酸化させて、蓄電池が電気化学的に不活性
となるため、安全弁を取り除くことはできない。

【０００５】一方、電槽化成工程が終了し、製品として
完成された密閉形鉛蓄電池はその内部に遊離した電解液
を殆ど保持していない。さらに製品としての密閉形鉛蓄
電池は充電電圧がある値以上にならないよう、電圧制御
された充電が行われる。このような状態においては安全
弁の開弁圧が高いことによる電解液あふれ等の不具合は
発生することはない。むしろ、高温雰囲気下で長期間使
用されるような場合には電解液の減少を抑制する必要
上、安全弁の開弁圧を高い状態に保持することが望まし
い。

【０００６】すなわち、同一の安全弁において製造途中
の電槽化成工程では開弁圧を低くすることが必要である
一方で、製品としての密閉形鉛蓄電池においては開弁圧
を高くする必要性があった。

【０００７】そこで従来では電槽化成中の開弁圧を低く
するために安全弁を仮の弁押え板で覆い、この仮の弁押
え板の上に比較的軽量な錘をおいて安全弁を保持するこ
とが行われている。このような構成では安全弁は比較的
に低い内圧で安全弁支持筒に沿って上部に移動し、開弁
が行われる。そして電槽化成工程が終了した後、仮の弁
押え板と錘を取り外して弁押え板を再び安全弁上で蓋と
固定していた。この場合には弁押え板は蓋と固定され、
可動しないために安全弁が安全弁支持筒に沿って移動す
ることが制限され、比較的に高い開弁圧が得られる。こ
のような構成の密閉形鉛蓄電池とその製造方法において
は弁押え板を交換したり、錘を載せる作業が必要であ
り、密閉形鉛蓄電池の生産性を損なうことになる。この
結果として製品価格を削減する上で障害になっていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は前記
したような密閉形鉛蓄電池の安全弁において通電工程に
適切な低い開弁圧から製品としての密閉形鉛蓄電池に必
要な高い開弁圧へ容易に調節が可能な構成を生産性を損
なうことなく安価に得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記する課題を解決する
ために、請求項１記載に係る発明は、極板群を収納する
電槽と、安全弁支持筒を有して前記電槽に嵌合する中蓋
と、前記安全弁支持筒に支持される安全弁と、前記安全
弁を前記安全弁支持筒に保持する弁押え板を有する密閉
形鉛蓄電池において、前記弁押え板はばね弾性を有する
とともにその一部が前記中蓋に接し、前記弁押え板のば
ね弾性により前記安全弁が前記安全弁支持筒に沿って移
動することを許容するように前記安全弁を保持するとと
もに前記安全弁の前記移動に伴う前記弁押え板の変形を
制限する上蓋を前記中蓋に接合する構成としたものであ
る。

【００１０】すなわち、安全弁を安全弁支持筒に押える
弁押え板をばね弾性を有するものとして中蓋に接するよ
うにし、安全弁が安全弁支持筒に沿って上下に移動する
ようにする。そして弁押え板が変形することを制限する
上蓋を中蓋に接合する手段とすることにより、安全弁を
開放する圧力を大きくしたり小さくしたりする調節が容
易にできるという本発明の課題を達成することができる
ものである。

【００１１】そして、請求項２記載に係る発明において
は、弁押え板を透明にして安全弁を透視できるように
し、また請求項３記載に係る発明では、弁押え板には小
さい内径の貫通口を設けることとし、請求項４記載に係
る発明では１枚の弁押え板で複数の安全弁を保持するこ
ととしたものである。

【００１２】これらの請求項２ないし４に係る発明をそ
れぞれ請求項１記載に係る発明に加えることにより、本
発明の目的をより達成し易くすることができる。

【００１３】また、請求項５記載に係る発明は請求項１
記載に係る発明を具現化する製造方法を特定したもの
で、請求項１記載と同様に本発明の課題を解決すること
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を用い
て以下に説明する。

【００１５】図１（ａ）は本発明の１つの実施の形態に
おける密閉形鉛蓄電池の製造途中状態の断面を示す図で
ある。図において極板群１を収納した電槽２に中蓋３が
接合されている。中蓋３には極板群に対応した安全弁支
持筒４が形成されている。ここで安全弁支持筒４は中蓋
３に形成された凹部５の底面５ａから上方に突出するよ
うに形成されている。安全弁支持筒４には蓄電池内部と
外部とを連通させる安全弁孔４ａが設けられている。こ
の安全弁孔４ａは電池内に希硫酸を主成分とする電解液
６を注液する際の注液口としても作用する。電槽化成を
行う前において電解液６は極板群１を浸漬させる程度に
潤沢に存在している。安全弁支持筒４にはキャップ状の
安全弁７が装着されており、電池内が密閉された構成と
なっている。この安全弁７は通常、耐酸性を有するゴム
をキャップ状に成形したものが用いられる。そして安全
弁７と安全弁支持筒４の側壁４ｂとの間には気密性をよ
り良好なものとするために耐酸性を有するシリコンオイ
ル等のシール剤が塗着されている。中蓋３にはばね弾性
を有する弁押え板８が支点８ａで接合されている。また
弁押え板８は安全弁７の天面７ａに接して安全弁７が安
全弁支持筒４から脱落しないように保持している。電槽
化成に伴う極板群からのガス発生によって電池内の内圧
が上昇した場合には安全弁７は安全弁支持筒４に沿って
上方に移動する。この安全弁７の上方への移動に伴って
弁押え板８もそれ自身が有しているばね弾性によって上
方へそるように変形する。ここで弁押え板８と中蓋３と
の接合はこのような弁押え板８の変形を許容するように
形成されている。ここで弁押え板８の両端を中蓋３と接
合した場合には弁押え板８の変形がより制限されるので
適当ではない。この状態においては電池の内圧上昇によ
って、安全弁７は上方へ移動し、その結果、安全弁７と
安全弁支持筒４との接触面積が減少するので大気圧＋
６．６７ｋＰａ〜１０．６７ｋＰａ程度の比較的低い内
圧で安全弁７が開弁することになる。このような比較的
低い内圧で安全弁７が開弁するので電槽化成のように電
槽内部の電解液量が多く、かつ大電流充電によって極板
群１からガスが激しく発生する場合においても電槽２内
部の電解液が安全弁孔４ａから排出されることを少なく
し、従って漏出電解液による電池の性能低下や排出され
た電解液が電池端子部に付着して電池端子部が腐食され
ることを抑制することができる。電槽化成終了後は電槽
２内の電解液量は減少し、殆どすべてが正極板、負極板
およびセパレータに含浸された状態になる。このような
電解液量が少ない量になればもはや開弁によって電解液
が安全弁孔４ａから排出されることはない。製品として
の密閉形鉛蓄電池は通常極板群からのガス発生が少なく
制限される定電圧で充電される。また、誤って大電流で
充電したとしても電池内の電解液と殆どが極板群に含浸
保持されているのでガスとともに電池外へ排出されるこ
とは殆どない。このような場合において安全弁の開弁圧
はむしろ前述したように高く設定することが好ましい。

【００１６】図１（ｂ）は図１（ａ）で示した本発明の
１つの実施の形態の電池（電槽化成が終了した状態）に
上蓋９を装着して最終的な製品形態とした時点での断面
を示す図である。上蓋９は中蓋３に接合されて弁押え板
８の上方への変形を制限するように作用する。これによ
り安全弁７の安全弁支持筒４に沿った移動が制限され
る。この結果として安全弁７と安全弁支持筒４との接触
面積が少なくなることはなく、結果として比較的高い開
弁圧（１３．３３ｋＰａ〜２０．００ｋＰａ）を得るこ
とができる。このように本発明の構成によれば、安全弁
の開弁圧を電槽化成時に要求される比較的低い状態か
ら、製品として要求される比較的高い状態へ正確かつ簡
便に変更することができる。

【００１７】図２は図１に示す形態とは異る本発明の他
の実施の形態による弁押え板の形状と安全弁との位置関
係を示す図である。図２に示す弁押え板１０は２つの安
全弁７を同時に保持することにより、弁押え板１０の取
り付け作業をより少なくすることができる。このような
場合、弁押え板１０は２つの安全弁７の中間に位置する
支点１０ａで中蓋３に接合すればよい。なお図２におい
て図１に示す部分と同じ機能を果す部分については弁押
え板１０と支点１０ａを除いて同じ符号を付与する。

【００１８】図３は図１ならびに図２に示す形態とは異
る本発明の他の実施の形態による弁押え板の形状と安全
弁との位置関係を示す図である。図３に示す弁押え板１
１は４つの安全弁７を同時に保持しているので、弁押え
板１１の取り付け作業をさらに削減することができる。
この場合においては４つの安全弁７を頂点とする対角線
が交差する位置を支点１１ａとして中蓋３に接合すれば
よい。なお、図３において、図１ならびに図２に示す部
分と同じ機能を果す部分については弁押え板１１と支点
１１ａを除いて同じ符号を付与する。

【００１９】図１，図２および図３に示した本発明によ
る弁押え板８，１０，１１は安全弁７を透視できる程度
の透明性を有していることが好ましい。密閉形鉛蓄電池
の製造において電槽内部の気密性が確保されているかど
うかを確認する工程が必要である。この工程は、例えば
安全弁７の天面の電槽２内側方向への凹みがあるかどう
かを確認することによってなされる。通常充電が終了し
た密閉形鉛蓄電池の電槽内圧は大気圧よりも低い減圧状
態にある現象を利用するものである。よって安全弁７の
天面の凹みを確実に確認できるよう、弁押え板８，１
０，１１はいずれも透明性を有していることが好まし
い。さらに弁押え板８，１０，１１の安全弁７に対応す
る位置に安全弁７の外径よりも小さい径の貫通孔１２を
設けることが望ましい。これは特に電槽化成中において
安全弁７から排出された水蒸気が弁押え板８，１０，１
１と安全弁７の天面の間に結露することによって弁押え
板８，１０，１１と安全弁７の天面とが密着し、安全弁
７の作動に支障をきたすからである。より具体的には安
全弁７の閉弁圧が低下し、閉弁しにくくなることがあ
る。特に電槽化成が終了した後もこの状態が長時間続く
と電槽内の大気中の酸素ガスが流入することになる。こ
のような酸素ガスは負極板を酸化させ、結果として電池
の容量低下を引き起こすことになる。

【００２０】本発明の上記した構成によればそれぞれ貫
通孔１２を設けることによって安全弁７の天面と弁押え
板８，１０，１１との接触面積を小さくできるととも
に、貫通孔１２を通して安全弁７と弁押え板８，１０，
１１との密着面に空気が供給されるので容易に弁押え板
８，１０，１１と安全弁７との密着を解くことができ
る。結果として閉弁圧が低下するという現象の発生を抑
制し、気密性に優れた密閉形鉛蓄電池を得ることができ
る。

【００２１】（性能比較）以下に本発明例と従来例との
性能比較について説明する。本発明の実施の形態は前記
した通りであり、１２Ｖ１７Ａｈの密閉形鉛蓄電池とし
た。比較のために同一極板群，同一電槽を用いて従来例
による密閉形鉛蓄電池も作製した。これは本発明の実施
の形態において示した弁押え板８，１０，１１の何れに
相当するものも取り付けず、図４（ａ）に示したように
安全弁７の上に仮の弁押え板１３をのせ、さらにその上
に鉛製の錘１４をのせた構成とした。この状態で電槽化
成を行った後に鉛製の錘１４と仮の弁押え板１３の両方
を取り外し、図４（ｂ）に示したように安全弁７を覆う
ように上蓋１５を中蓋３に接合した。

【００２２】これらの本発明例および従来例による密閉
形鉛蓄電池において電槽化成後の安全弁支持筒４の周囲
に形成された凹部５の底面５ａに安全弁７から排出され
た電解液がたまっているかどうかを確認した。その結
果、本発明例によれば安全弁３００個（電池３０個に相
当）あたり電解液が排出されたものは２個であり、しか
もその排出程度は底面５ａに多少付着する程度であっ
た。一方、従来例によれば同じく安全弁３００個あたり
電解液が排出されものは３１個もあり、そのうちの４個
は凹部５から溢れて電槽に付着していた。さらに電槽化
成が終了した時点での安全弁７の開閉弁圧を測定した結
果は表１に示す通りであった。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１に示した結果から本発明例によれば従
来例に比較して安定してばらつきの少ない開閉弁圧を得
ることができることがわかる。

【００２５】次に電槽化成が終了した後、本発明例につ
いては図１（ｂ）に示したように弁押え板８の変形を制
限する上蓋９を中蓋３に超音波溶着で接合した。従来例
については前述したように安全弁７を覆う上蓋１５を中
蓋３に超音波溶着で接合した。この時点における本発明
例および従来例による密閉形鉛蓄電池の安全弁の開閉弁
圧の比較を行った。この結果を表２に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】表２に示した結果から本発明例によれば従
来例によるものと比較してばらつきの少ない安定した開
閉弁圧を得ることができる。また、本発明例の構成によ
れば、電槽化成に適切な開閉弁圧から製品完成時に適切
な開閉弁圧へ、上蓋９を溶着するだけで正確に変更する
ことができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は前記したような密閉形鉛蓄電池
の安全弁において電槽化成工程に適切な低い開弁圧から
製品としての密閉形鉛蓄電池に必要な高い開弁圧へ容易
に調節可能な構成を生産性を損なうことなく安価に得る
ことができる。またその開閉弁圧は従来例の構成に比較
してばらつきの非常に少ない安定した値を得ることがで
きることから工業上、極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の１つの実施の形態による製造途
中状態の密閉形鉛蓄電池の要部断面図 （ｂ）同製品完成状態の密閉形鉛蓄電池の要部断面図

【図２】（ａ）本発明の他の実施の形態による弁押え板
の形状と安全弁との位置関係を示す要部上面図 （ｂ）同要部断面図

【図３】本発明の別の実施の形態による弁押え板の形状
と安全弁との位置関係を示す要部上面図

【図４】（ａ）従来例による電槽化成時の状態の密閉形
鉛蓄電池の要部断面図 （ｂ）同製品完成状態の密閉形鉛蓄電池の要部断面図

【符号の説明】

１ 極板群 ２ 電槽 ３ 中蓋 ４ 安全弁支持筒 ４ａ 安全弁孔 ４ｂ 側壁 ５ 凹部 ５ａ 底面 ６ 電解液 ７ 安全弁 ７ａ 天面 ８，１０，１１ 弁押え板 ８ａ，１０ａ，１１ａ 支点 ９，１５ 上蓋 １２ 貫通孔 １３ 仮の弁押え板 １４ 錘

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H011 AA09 BB03 DD12 DD13 KK01 5H012 AA07 BB02 CC01 DD03 GG01 GG06 JJ02 JJ10 5H028 AA01 BB03 BB05 BB10 HH05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 極板群を収納する電槽と、安全弁支持筒
   を有して前記電槽に嵌合する中蓋と、前記安全弁支持筒
   に支持される安全弁と、前記安全弁を前記安全弁支持筒
   に保持する弁押え板を有する密閉形鉛蓄電池において、
   前記弁押え板はばね弾性を有するとともにその一部が前
   記中蓋に接し、前記弁押え板のばね弾性により前記安全
   弁が前記安全弁支持筒に沿って移動することを許容する
   ように前記安全弁を保持するとともに前記安全弁の前記
   移動に伴う前記弁押え板の変形を制限する上蓋を前記中
   蓋に接合したことを特徴とする密閉形鉛蓄電池。
2. 【請求項２】 弁押え板は安全弁を透視できる透明性を
   有することを特徴とする請求項１に記載の密閉形鉛蓄電
   池。
3. 【請求項３】 弁押え板の安全弁に対応する位置に前記
   安全弁の外径よりも小さい内径を有する貫通口を設けた
   ことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の密閉形鉛
   蓄電池。
4. 【請求項４】 弁押え板は単数で複数の安全弁を保持す
   ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に
   記載の密閉形鉛蓄電池。
5. 【請求項５】 密閉形鉛蓄電池の製造方法であって、極
   板群を収納した電槽に安全弁支持筒を有する中蓋を接合
   し、前記安全弁支持筒から電解液を注液した後、前記安
   全弁支持筒に安全弁を支持させ、前記安全弁は前記安全
   弁支持筒に沿って移動するようにするとともに前記安全
   弁を前記安全弁支持筒に保持するばね弾性を備えた弁押
   え板を前記中蓋に接し、前記密閉形鉛蓄電池を電槽化成
   した後、前記安全弁の前記移動に伴った前記弁押え板の
   変形を制限する上蓋を前記中蓋に接合することを特徴と
   する密閉形鉛蓄電池の製造方法。