JP2007157472A

JP2007157472A - 蓄電池

Info

Publication number: JP2007157472A
Application number: JP2005350273A
Authority: JP
Inventors: Hikari Sakamoto; 光坂本
Original assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Current assignee: Furukawa Battery Co Ltd
Priority date: 2005-12-05
Filing date: 2005-12-05
Publication date: 2007-06-21

Abstract

【課題】発熱源からの輻射熱による電池温度の上昇を抑制することができ、寿命の長い電池を提供する。
【解決手段】蓄電池本体１とこれを収納する箱体４からなり、該箱体４は少なくとも４側面を有し、該箱体４の少なくとも１側面の内外壁に空隙手段５ａ、５ｂを設け、且つ、少なくとも該空隙手段５ａ、５ｂを設けた外壁を覆うように熱反射手段７を施し、また、該箱体４を多孔質の断熱材とすることで、発熱源からの輻射熱による電池温度の上昇を抑制することができ、寿命の長い電池を提供することが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等に用いられる蓄電池、特に鉛蓄電池を発熱源からの輻射熱による電池温度の上昇を抑制するための箱体に関するものである。

従来、自動車には極板群を収納した電槽内に該極板群の高さを超える程の多量の電解液を入れた鉛蓄電池が使用されている。一方、産業用の据置用鉛蓄電池や二輪車用鉛蓄電池等においては、リテーナマットと呼ばれる電解液の補液量が優れたセパレータを用いて電解液量を極板群に吸収保持する程度の少量とし、陰極板で充電時に発生する酸素ガスを吸収するようにして蓄電池の密閉化を図った密閉形鉛蓄電池が出現してきた。

これら密閉形鉛蓄電池を自動車用として使用した場合、エレクトロニクス化や小型、軽量化が進む中でエンジンルーム内の空間は狭くなってきており、更にエンジンの高性能化に伴い、エンジン回りの温度が上昇する傾向にあり、このような条件下では、蓄電池電槽の変形膨出や、電解液の減少等により寿命を著しく縮める等の問題が生じる。これらの問題を防止するため、蓄電池を収容する箱体を遮熱構造とするなどの種々の対策が検討されており、一部では既に実用化されている。

例えば、電池と発熱源との間に樹脂板よりなる遮熱板を配置し、形状としては蓄電池の側面及び上面の外周を覆うような、底のない箱状のものを、電池に被せるような構造で一体にして、発熱源からの輻射熱を直接受けないようにする方法（特許文献１）、蓄電池本体を収容する箱体からなり、蓄電池本体と箱体内面壁間に多数の縦方向のリブを設ける方法（特許文献２）、アルミ箔の断熱材で蓄電池の周囲を覆う方法（特許文献３）が行われている。

特表平８−５０１６５５号公報実開平３−１１２８６５号公報実開平３−０９２３５７号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の構造は、蓄電池と箱体間にリブを介在させて両者を離間した構造としているが、リブの形成は箱体内面のみで外周壁は平坦であるため、遮熱効果は完全ではなく時間の経過と伴に遮熱板自体の温度が上昇し、遮熱板内の空間層を伝わり最終的には電池の温度も上昇させてしまう。また、特許文献３の方法では蓄電池と箱体とが当接しているため温度が上昇するのが他のものに比べ速い。冷却ファンを設置して強制的に空冷させる方法もあるが、コストや設置スペースを考慮するとその実現は難しい。

このような背景の下、発熱源（例えばエンジン）からの輻射熱による電池温度の上昇を抑制することができ、寿命の長い電池を提供することが望まれる。

本発明は、蓄電池本体とこれを収納する箱体からなり、該箱体は少なくとも４側面を有し、該箱体の少なくとも１側面の内外壁に空隙手段を設け、且つ、少なくとも該空隙手段を設けた外壁を覆うように熱反射手段が施されていることを特徴とするものである。

更に、箱体が、多孔質の断熱材であることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、箱体の少なくとも１側面の内外壁に空隙手段を設けることで、蓄電池本体と箱体間および箱体と熱反射手段間に空隙が形成され遮熱効果が増大する。即ち、蓄電池本体と箱体および箱体と熱反射手段の間の空間層（空隙）の遮熱構造によるものであり、電池温度の上昇を抑制することができる。該空隙手段は、箱体の少なくとも１側面の内外壁に有しており、底面や上面も空隙手段を施した箱体で覆うことにより、さらに電池温度の上昇を抑制する効果がある。さらに、該空隙手段が変形膨出しようとする蓄電池本体の電槽を抑えることができる。
空隙手段は、４側面の内外壁に設けることが好ましく、電池温度の上昇を抑制し熱のバランスも均一に保つことが可能である。空隙手段を箱体の１側面の内外壁とする場合は、発熱源からの輻射熱を考慮して、空隙手段を有する面を発熱源のある方向とし設置することが好ましい。
また、熱反射手段としてアルミニウム等を用いることにより、発熱源からの輻射熱を反射させることが可能であり、電池温度の上昇を遅延させることができる。

また、請求項２の発明によれば、箱体は発泡ポリプロピレンや発泡スチロール、発泡ゴムなどの多孔質で、遮熱・耐熱効果の高い材料が好ましい。

本発明は、発熱源からの輻射熱による電池温度の上昇を抑制することができ、寿命の長い鉛蓄電池を提供することが可能である。

本発明の実施の形態を図１により説明する。

図１は本発明の実施形態の分解斜視図で（A）は蓄電池本体、（Ｂ）は箱体である。１は鉛蓄電池で、合成樹脂からなる電槽２に蓋３を施した構造となっている。４は箱体であり、蓄電池本体の４側面を囲繞する４つの側壁からなり上下面が開口した四角筒形状をしている。そして、その内外壁には多数の空隙手段としてリブ５ａ、５ｂが多数縦方向に形成されている。さらに、該空隙手段が設けられた外壁を覆うように熱反射手段７が施されている。

本発明の一実施例である鉛蓄電池は、蓄電池本体１を箱体４内に収納して形成され、蓄電池本体１を収納する該箱体４は多孔質の断熱材であり発泡ポリプロピレン（ＰＰ）で形成される。そして、該箱体４の内面壁に縦方向に多数形成された空隙手段としてのリブ５ａの突起の高さは、収納される蓄電池本体１の電槽２の側面に当接する程度とし、蓄電池本体１と箱体４との内壁間に空隙６が形成されている。また、該箱体４の外壁に縦方向に多数形成された空隙手段としてのリブ５ｂの突起の高さは、内壁に縦方向に形成された空隙手段としてのリブ５ａの突起の高さと同一としてあり、蓄電池本体１と箱体４との内壁同様に空隙６ｂが形成されている。そしてこれら空隙手段が設けられた箱体の外壁を覆うように施される熱反射手段は、例えばアルミ箔等で形成されており接合部は接着剤やバンドなどを用いてアルミ箔が剥がれないように形成されている。

なお、箱体は発泡ポリプロピレン（ＰＰ）を用いたが、発泡スチロールや発泡ゴムなど遮熱・耐熱効果の高い材料を用いることが良いが、通常のポリプロピレンからなる板でも可能である。
なお、箱体の内外壁に形成される空隙手段は蓄電池本体の放熱・遮熱の観点から、好ましくは縦方向に空隙が連通する様に設けるが、遮熱のみを考える得る場合は横方向に連通する様にしたり、囲まれた空隙でも同様の効果が得られる。また、本発明の実施形態では空隙手段をリブとしたが、空隙手段は蓄電池本体と箱体間および箱体と熱反射手段間に空隙が形成されればどのような形状でもよく、例えば突起を設けたり、箱体の側面を波形に形成しても適応することが可能である。又、リブを格子状に配したり、波型に湾曲したリブや三角形状に形成したリブを設けても良い。
なお、熱反射手段はアルミ箔を用いたが、アルミニウム板を用いることもでき、この場合は４側面に溶接やろう付けによって箱体に固着することが可能である。
なお、本発明の実施形態では箱体は４側面の内外壁に空隙手段を有する形状としたが、底面や上面も空隙手段を有する形状とし、蓄電池本体を完全に覆い電池温度の上昇を抑制できることは言うまでもない。

（蓄電池本体の製造）
公知の方法により正極未化成板と負極未化成板を作製し、これら正極未化成板と負極未化成板にＡＧＭ（吸水性ガラスマット）セパレータとを交互に積層し組合せ、同極性の極板同士を溶接して極板群とした。これを、電槽に挿入し、ヒートシールによって蓋を施し、制限された量の電解液を入れて５時間率容量が３５ＡｈのＢ２４サイズの１２Ｖの密閉形鉛蓄電池を製造した。
（箱体の製造）
箱体は、多孔質の断熱材であり発泡ポリプロピレン（ＰＰ）の樹脂を射出成形により成型加工した。該箱体は、４側面夫々の厚さが３．０ｍｍであり、密閉形鉛蓄電池本体の電槽に蓋を施した高さと同じ範囲で４側面を囲繞し、該箱体の４側面の内外壁には縦方向に配列された直状のリブが夫々長側面に６本、短側面に４本等間隔に設けてある。該箱体の内壁に縦方向に形成されたリブの突起の高さは５．０ｍｍとし、収納されるシール型鉛蓄電池本体の電槽の側面に当接するようにし、箱体の外壁に形成されたリブの突起の高さも内面壁に形成したリブの突起の高さと同様に５．０ｍｍとした。
そして、これら空隙手段が設けられた箱体の外壁全周（４側面）を鏡面仕様のアルミ箔（厚さ０．５ｍｍ）で覆った。箱体の外壁全周は一枚のアルミ箔で形成され、接合部は接着剤を用いた（本発明品）。

（比較例）
５時間率容量が３５ＡｈのＢ２４サイズの１２Ｖのシール型鉛蓄電池を実施例と同様に製造し、箱体を使用しないもの（比較例１）、４側面の内外壁にリブを形成した箱体に収納したもの（比較例２）、４側面の両表面にリブを形成しない箱体に収納したもの（比較例３）、４側面の内外壁にリブを形成せず、熱反射手段を施した箱体に収納したもの（比較例４）、４側面の内壁のみにリブを形成した箱体に収納したもの（比較例５）、４側面の外壁のみにリブを形成した箱体に収納したもの（比較例６）とした。なお、比較例４以外は箱体には熱反射手段を施していない。
また、比較例４の熱反射手段は実施例１と同様にアルミ箔で外周部を覆い、接合部を接着剤で固定した。

表１は、各々の箱体を用いて蓄電池本体の最高温度およびサイクル寿命回数を測定した結果を示したものである。
蓄電池本体の最高温度の測定条件として、ＳＯＣ８０％、ＤＯＤ３％、充電電気量１０５％の充放電試験を行った。そして、蓄電池本体温度の測定は、恒温槽中で行い、周囲温度は試験開始２５℃から７５℃に昇温しながら試験を行い、試験開始から１時間目の蓄電池本体温度を測定した。なお、蓄電池本体の側面数箇所に熱電対を貼り付けて行い、熱電対は外気の温度に直接左右されないように断熱材を施し、直接蓄電池本体の温度が測定できるようにした。また、７５℃に到達するのに要した時間は約１５分であった。
サイクル寿命試験は、前記試験で測定した蓄電池本体の最高温度を固定し、各々のシール型鉛蓄電池におけるサイクル寿命試験の結果を示したものである。試験条件はＳＯＣ８０％、ＤＯＤ３％、充電電気量１０５％の充放電試験を行い、蓄電池の放電電圧が７．２Ｖを下回った時点で寿命とした。

表１に示すように、本発明は比較例１〜６に比し蓄電池の温度上昇を抑えることが可能であることが分かる。これは、箱体の外周部に熱反射手段としてアルミ箔をもちいることで、発熱源からの輻射熱を反射させることが可能であり、また箱体の４側面の内面および外面には多数の縦方向のリブを設けることで、蓄電池本体と箱体間および箱体と熱反射手段間に空隙が形成され遮熱効果が増大したからである。
また、サイクル寿命は、蓄電池温度を低く保つことができる本発明が比較例１〜６に比し長寿命であることが分かる。

なお、本実施例において箱体は４側面の内外壁に空隙手段（リブ）を形成したが、空隙手段（リブ）を箱体の１側面の内外壁とした場合も実施例１とほぼ同様の結果が得られる。また、空隙手段（リブ）を２側面、３側面とした場合も本実施例とほぼ同様の結果が得られるのは言うまでもない。また、空隙手段がリブ以外の場合も実施例１とほぼ同様の結果が得られる。但し、発熱源からの輻射熱を考慮して、空隙手段を有する面を発熱源のある方向に設置した場合である。

以上、箱体の少なくとも４側面の内面および外面には多数の縦方向の空隙手段を設け、該箱体の外周壁には当接するように熱反射手段を施すことで、発熱源からの輻射熱による電池温度の上昇を抑制することができ、寿命の長い電池を提供することが可能である。

本発明の実施形態の分解斜視図で（Ａ）は蓄電池本体、（Ｂ）は箱体。

符号の説明

１蓄電池
２電槽
３蓋
４箱体
５ａ空隙手段（内面）
５ｂ空隙手段（外面）
６ａ空隙（内面）
６ｂ空隙（外面）
７熱反射手段

Claims

蓄電池本体とこれを収納する箱体からなり、該箱体は少なくとも４側面を有し、該箱体の少なくとも１側面の内外壁に空隙手段を設け、且つ、少なくとも該空隙手段を設けた外壁を覆うように熱反射手段が施されていることを特徴とする蓄電池。
箱体が、多孔質の断熱材であることを特徴とする請求項１記載の蓄電池。