JP2004355976A

JP2004355976A - 鉛蓄電池の製造方法

Info

Publication number: JP2004355976A
Application number: JP2003153066A
Authority: JP
Inventors: Masataka Omura; 雅孝大村
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】バーナー法により極柱、ブッシングおよび端子あるいは極柱、ブッシングおよび接続捍を一体に溶接・接合する鉛蓄電池の製造方法において、バーナーによる前記ブッシング部の加熱を抑制し、該ブッシングの外周面に密着している樹脂部の変形あるいは発泡の防止に効果的な溶接・接合方法を提供することにある。
【解決手段】極柱、ブッシングおよび端子あるいは極柱、ブッシングおよび接続捍を一体に溶接・接合する際に、前記極柱の上面に該極柱よりも高熱伝導率を有する部材を載置すると共に、バーナー法により前記部材を溶接・接合部に埋没させることを特徴とするものである。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉛蓄電池の製造方法、特に端子の溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉛蓄電池は、通常、正・負極板をセパレータを介して積層あるいは巻回した後、同極性同士の極板耳部を束ねて溶接を行い、ストラップを形成し電気的に接続されると共に、極柱（ポール）と前記ストラップとが一体に溶接・接合される。
【０００３】
その方法として、前記極柱およびストラップの形状を有する鋳型に溶融鉛を注入し、該鋳型に前記極板耳群を倒立して浸漬し、極柱、ストラップおよび極板耳群を鋳造により一体に形成する、いわゆる、キャスト・オン・ストラップ法（ＣａｓｔｏｎＳｔｒａｐ、略してＣＯＳという）と、まず、前記ＣＯＳ法あるいはバーナー法でストラップを形成し、しかる後、あらかじめ鋳造により形成された極柱と前記ストラップとをバーナー法により足し鉛を供給しながら両者を一体に溶接・接合する方法とがある。
【０００４】
このようにしてストラップと一体に形成された極柱が接続捍あるいは端子と溶接・接合される。接続捍の場合、蓄電池間が接続され高電圧鉛蓄電池が形成され、端子の場合、形成された端子によって鉛蓄電池が接続線等を介して外部負荷と接続可能になる。
【０００５】
図１は、従来のＬ形端子と極柱との溶接方法の一例を示す要部模式図（ａ）および要部平面図（ｂ）で、１は極柱、２はＬ形端子（以降端子と記載）、２１は端子２の立上り部、２２は端子２の水平部、２３は立上り部２１に設けたネジ孔、２４は水平部２２に設けた貫通部、４はブッシング、４１はブッシング４に設けた貫通孔、５はブッシング４の外周部に密着している樹脂部で蓋の一部を構成している、６はバーナー、７１は従来の足し鉛をそれぞれ示す。
【０００６】
図１に示すように、極柱１をブッシングの貫通孔４１に挿通し、ブッシング４の外周部に端子２の貫通部２４を嵌合させ、バーナー６で極柱１、ブッシング４および端子２を加熱して部分的に溶融すると共に、足し鉛７１をバーナーで溶融しながら貫通部２４内に供給してこれらを一体に溶接・接合する。
【０００７】
足し鉛７１には鉛あるいは鉛合金が使用されされているが、ここではこれらを総称して足し鉛と記載する。
【０００８】
ブッシング４とは、図１に示すように溶接後、端子２の一部を構成するもので鉛あるいは鉛合金からなり、樹脂製蓋内に埋没された構造で貫通孔４１を備えている。通常、蓋が成型される時に一体成型される。ブッシング４の機能は、樹脂部５と密着し、端子部の密閉性を維持することである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記方法で溶接・接合する場合に、極柱１、端子２およびブッシング４は機械的強度が要求されるので、高融点鉛合金、例えば、Ｐｂ‐３質量％ＳｎやＰｂ−３質量％Ｓｂ等が通常用いられる。そのため、バーナー６で極柱１、ブッシング４および端子２を部分的に溶融する際にかなりの熱量を要するのでブッシング４の温度が上昇し、前記ブッシング４の外周面に密着している樹脂部５が変形温度以上になり変形あるいは発泡状態になることがあった。その場合、ブッシング４と樹脂部５との間に隙間が形成され、鉛蓄電池の密閉性が失われる危険性を有している。
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、バーナー法により極柱、ブッシングおよび端子あるいは極柱、ブッシングおよび接続捍を一体に溶接・接合する方法において、バーナーによるブッシングの加熱を抑制し、その外周部に密着している樹脂部の変形あるいは発泡が発生しない溶接・接合方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題を解決するための手段として、請求項１によれば、樹脂製蓋内に埋没されたブッシングの貫通孔に挿通した極柱、前記ブッシングおよび端子あるいは前記極柱、ブッシングおよび接続捍をバーナー法により足し鉛を供給して一体に溶接・接合する鉛蓄電池の製造方法において、前記極柱上面に該極柱よりも高熱伝導率を有する部材を載置すると共に、バーナー法により前記部材を溶接・接合部に埋没させることを特徴とするものである。
【００１２】
従来では、バーナー法により溶接する場合に、バーナーの炎で極柱、ブッシングおよび端子あるいは極柱、ブッシングおよび接続捍を加熱し部分的に溶融すると共に、足し鉛を溶融しながら供給して３者を一体に溶接・接合していたが、本発明では、極柱より熱伝導率の高い部材を極柱上面に載置して該部材をバーナーにより加熱することが特徴である。すなわち、前記部材が高熱伝導率を有しているので短時間で温度が上昇し、高温状態を維持するので前記部材の上面に供給された溶融状態の足し鉛が固化せず速やかに上面からブッシングと極柱との隙間や端子あるいは接続捍の貫通部とブッシングとの嵌合部分に移動・浸透し、極柱、ブッシングおよび端子あるいは極柱、ブッシングおよび接続捍が短時間で十分に溶け合った状態で一体に溶接・接合される。したがって、バーナーで主に極柱上面に載置された部材を加熱し、しかも加熱時間が短くて済むのでブッシングが受ける熱量が大幅に削減され、ブッシングの外周面に密着している樹脂部の温度上昇を抑制でき、該樹脂部が変形したり発泡したりするのを防止できる。また、該部材を載置することによって端子あるいは接続捍の貫通部の内容積がその分減少し、その部分に供給する足し鉛の量が減少すると共に、溶接時間が一層短縮できるメリットをも有している。
【００１３】
請求項２によれば、前記足し鉛が極柱、ブッシング、端子および接続捍のいずれの部材よりも低融点鉛合金であることを特徴とするものである。
【００１４】
従来では、足し鉛には、極柱、ブッシング、端子および接続捍の部材とほぼ同じ融点を有する高融点鉛合金、すなわち鉛の溶融温度３２７℃に近い融点を有するものを使用していたため、バーナーによる足し鉛の溶融には時間がかかり、ブッシングに対する加熱時間が長くなる傾向にあり、外周面に密着している樹脂部の温度が上昇し易かったのに対して、足し鉛に極柱、ブッシング、端子および接続捍のいずれの部材より低融点の鉛合金を使用することにより少ない熱量で短時間に足し鉛を溶融することが可能で前記樹脂部が受ける熱量も少なくなり樹脂部の変形あるいは発泡の防止に一層の効果がある。
【００１５】
【実施例】
本発明を実施例により詳細に説明する。
【００１６】
図２は、本発明の実施例１を示す要部模式図（ａ）および平面図（ｂ）で、８は本発明の部材で極柱の最大外径と同じ径を有する厚み０．８ｍｍの円板状銅（以降、銅板と記載）が用いられている。７２は低融点を有する足し鉛でＰｂ−４６質量％Ｓｎ−８質量％Ｂｉ合金が用いられている。他の構成部材は図１と同じ番号を付記する。
【００１７】
ここで、極柱１、Ｌ形端子２およびブッシング４にはＰｂ−３質量％Ｓｎ合金が用いられている。周知のように、該合金は純Ｐｂに近い約３２０℃の高い融点を有しているのに対して上記足し鉛の融点は約１３５℃であるので従来に比べて短時間で溶融されることが理解できる。
【００１８】
図２に示すように、極柱１に載置した銅板８をまずバーナー６で加熱すると共に、足し鉛７２を前記銅板８上で溶融する。該銅板８の熱伝導率は、約４８０Ｗ／ｍＫで、鉛合金の熱伝導率約４０Ｗ／ｍＫに比べて約１０倍以上であり、バーナー６で加熱すれば短時間に温度が上昇し、高温状態が維持される。したがって、該上面で溶融された足し鉛７２は固化することなく速やかに極柱１とブッシング４の隙間あるいは端子の貫通部２４とブッシング４との嵌合部分に移動・浸透するのでさらに足し鉛を供給すれば前記銅板８は溶融された足し鉛に埋没すると共に極柱１、ブッシング４および端子２が短時間に十分に溶け合い確実に溶接・接合される。
【００１９】
上述したように、バーナー６で前記銅板８を主に加熱すると共に、低融点の足し鉛７２を用いることにより足し鉛を溶融する時間が短くなり、ブッシング４に加えられる熱量が少なくなりブッシング４の外周面に密着している樹脂部５は従来の方式に比べて温度上昇が大幅に抑制され、前記樹脂部の熱変形あるいは発泡が防止される
また、銅板８が端子２の貫通部２４内の容積の一部を占めるので、前記貫通部２４の内容積がその分減少し、供給する足し鉛７２の量が減少すると共に、溶接時間が一層短縮できるメリットをも有している。
【００２０】
なお、本実施例では、銅板８の下面に通常ハンダ付けに使用されるフラックスを塗布した。そのことによって前記銅板８と極柱１の上面とがハンダ付けされ固定されるので、その後の溶接・接合がよりやり易くなる。
【００２１】
図３および図４は、本発明の実施例２を示す要部模式図ならびに要部平面図で、７２は低融点の足し鉛、１０は接続捍、１１は液口栓、１２は単電池（鉛蓄電池）をそれぞれ示す。他の構成部材は図１と同じ番号を付記する。
【００２２】
図３および図４は、接続捍１０に設けた２つの貫通部２４をそれぞれの蓄電池のブッシング４に嵌合し、各極柱１の上面に銅板８を載置した状態を示すもので、実施例１と同様、まず、バーナー６で前記銅板８を加熱すると共に該銅板８面上で低融点の足し鉛７２を溶融して前記銅板８を埋没させると共に、接続捍１０、ブッシング４および極柱１とを一体に溶接・接合して蓄電池間を接続する。この場合も、バーナー６で銅板８を主に加熱するので実施例１と同様の効果が得られることが理解できる。
【００２３】
次に、本発明の効果を具体的に示すために、Ｐｂ−０．０８質量％Ｃａ−１．２質量％Ｓｎ合金からなる正・負極格子に通常の正極用のペースト状原料、負極用のペースト状原料をそれぞれ充填して、熟成・乾燥を経て作製した未化成正・負極板を微細ガラス繊維からなるセパレータを介して積層して正極板１０枚、負極板１１枚の極板群を形成した。該極板群を図１に示す従来の方式で溶接・接合したサンプル５０個と、図２に示す実施例１による銅板８を使用する本発明の方式で溶接・接合したサンプルそれぞれ５０個を作製した。
【００２４】
その際、極柱１、端子２およびブッシング４にはいずれもＰｂ−３質量％Ｓｎ合金を使用した。足し鉛は、従来方式ではＰｂ−３質量％Ｓｎ合金を使用し、本発明品では、Ｐｂ−４６質量％Ｓｎ−８質量％Ｂｉ合金からなる低融点ハンダを用いた。また、本発明の銅板８の下面、すなわち極柱１の上面と接触する部分にはハンダ付けに一般的に使用されるフラックスを薄く塗布した。
【００２５】
上記各サンプル５０個を、従来品は、図１（ｂ）に示すＡ−Ａ面で、また、本発明品は、図２（ｂ）に示すＢ−Ｂ面で切断し、ブッシングの外周面に密着している樹脂部５の状態、すなわち、変形あるいは発泡が発生しているかどうかを観察した。その結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
表１の結果が示すように、従来品は５０個中、７個に樹脂部５の変形あるいは発泡が発生していたのに対して、本発明の方式で溶接したものには樹脂部の変形あるいは発泡は発生していなかった。
【００２８】
以上のように、銅板８を用いる本発明の方式では、バーナー６でブッシング４を長い時間加熱しないのでブッシングの外周面に密着している樹脂部５の温度上昇が抑制され、該樹脂部５の変形あるいは発泡が防止できることがわかった。
【００２９】
実施例では、極柱より熱伝導率の高い部材に銅板を用いたが、アルミニウムも熱伝導率が高く、本発明の方式に使用するのに適した部材である。
【００３０】
また、実施例では、銅板には、厚み０．８ｍｍで外径が極柱の最大外径と同じ径を有する円板状のものを用いたが、該銅板の寸法および形状は、溶接・接合する鉛蓄電池の容量および大きさならびに極柱の形状や寸法によって適宜設定しうる設計事項である。
【００３１】
本発明の対象となっているＬ形端子とは、Ｌ字状形状を有する端子を意味し、実施例で示したように端子の立上り部が水平部に対して直角である必要はなく、水平部に対して対して立上がり部が一定の傾斜を有したものも本発明の方法が有効である。
【００３２】
【発明の効果】
以上、詳述したように、バーナー法により極柱、ブッシングおよび端子あるいは極柱、ブッシングおよび接続捍を一体に溶接・接合する鉛蓄電池の製造方法において、前記極柱上面に、該極柱より熱伝導率の高い、例えば銅板を載置し、バーナーで該銅板を主に加熱する方式を採用し、さらに足し鉛に低融点合金を使用することによってバーナーによるブッシングの加熱時間が大幅に短縮され、前記ブッシングの外周面に密着している樹脂部の温度上昇が抑制され該樹脂部の変形や発泡が防止され、端子部の密閉性が失われることがなく安定した寿命性能を有する鉛蓄電池が得られその工業的効果が極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】極柱、ブッシングおよびＬ形端子を一体に溶接・接合する状態を示す要部模式図（ａ）および要部平面図（ｂ）。
【図２】本発明の実施例１の溶接・接合状態を示す要部模式図（ａ）および要部平面図（ｂ）。
【図３】本発明の実施例２の溶接・接合状態を示す要部模式図。
【図４】本発明の実施例２の溶接・接合状態を示す要部平面図。
【符号の説明】
１極柱
２Ｌ形端子
２４Ｌ形端子あるいは接続捍の貫通部
４ブッシング
４１ブッシングに設けた貫通孔
５樹脂部
６バーナー
７１従来の足し鉛
７２低融点を有する足し鉛
８円板状銅
１０接続捍

Claims

樹脂製蓋内に埋没されたブッシングの貫通孔に挿通した極柱、前記ブッシングおよび端子あるいは前記極柱、ブッシングおよび接続捍をバーナー法により足し鉛を供給して一体に溶接・接合する鉛蓄電池の製造方法において、
前記極柱上面に該極柱よりも高熱伝導率を有する部材を載置すると共に、バーナー法により前記部材を溶接・接合部に埋没させることを特徴とする鉛蓄電池の製造方法。
前記足し鉛が極柱、ブッシング、端子および接続捍のいずれの部材よりも低融点鉛合金であることを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池の製造方法。