JP2008235054A - 鉛蓄電池内の金属異物検出方法及び鉛蓄電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉛蓄電池製造工程において、鉛蓄電池内に混入した主に鉄からなる金属異物を精度よく検知し、内部短絡や容量低下を生じうる金属異物を含んだ鉛蓄電池の市場への流出を防止すること。
【解決手段】平板状の極板とセパレータとが積層され、かつ前記極板を集合溶接するストラップ及びセル間接続等の内部接続部材及び端子が、鉛もしくは鉛合金で構成された鉛蓄電池内の金属異物の検出方法であって、組立済みもしくは半製品状態の鉛蓄電池を、磁界を発生させたコイル内を、磁束方向が前記極板面と概略平行となるよう通過させ、金属異物により生じた磁束変化を検出することにより、鉛蓄電池内の金属異物を検出する。これにより、主に鉄からなる金属異物を精度よく検出できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉛蓄電池内の金属異物検出方法及びこの方法を用いた鉛蓄電池の製造方法に関するものである。

鉛蓄電池の製造工程は、極板製造工程、電池組立工程、化成充電工程に大別される。特に、極板製造工程や電池組立工程において、電池内に鉄等の金属異物が混入した場合、この金属異物によって、電池内で短絡が生じて電池容量を低下させる。また、金属異物が電解液である希硫酸に溶出し、電池の自己放電量や電解液の減液量を増大させる。また、その結果として、電池の開路電圧や放電電圧が低下するという現象が見られる。

鉛蓄電池内に混入した金属異物を直接的に検出する方法として、鉛蓄電池に電解液である希硫酸を注入した後、その電解液に溶け出した金属異物より生成した金属イオンをＩＣＰ発光分析装置により分析することができる。この方法では、微量の金属異物が検出できるが、すべてのセルより電解液をサンプリングし、電解液サンプルのｐＨ調整等の前処理が必要となるため、分析に要する工数・時間は莫大である。そのため、製造工程内で、鉛蓄電池内の金属異物を、上記のような分析手法で検査することは、実用的ではなかった。

電池内の金属異物の検出方法として、最も一般的な方法の一つは、化成充電後の電池電圧値を計測し、その値によって金属異物の存在の有無を判別する、間接的な検出方法が取られている。このような間接的な検出方法として、高率放電検査や開路電圧検査などの検査が行なわれている（例えば特許文献１参照）。

これらの電池電圧によって金属異物の有無を検出する方法では、多量の金属異物混入により、著しく電池電圧が低下した場合のみ発見できるが、少量の金属異物混入では、金属異物が全く混入していない、正常な電池と比較して、開路電圧値や放電電圧値に有意差が現れないことがあり、結果として、電池内の少量の金属異物の混入を検出できない。しかしこの場合でも長期的には電池の容量や寿命劣化が進行する。

また、これらの方法では、金属異物が硫酸内に溶けてしまっているため、鉛蓄電池製造工程のどの段階で、どの様な異物が混入したかの原因追及が困難であり、金属異物混入対策を困難にしていた。
特開２００３−３０３６１４号公報

本発明は、鉛蓄電池内の金属異物を精度良く検出し、金属異物が混入した鉛蓄電池を不良品として精度よく選別できる手法を提供するものである。

前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、平板状の極板とセパレータとが積層され、かつ前記極板を集合溶接するストラップ及びびセル間接続等の内部接続部材及び端子が、鉛もしくは鉛合金で構成された鉛蓄電池内の金属異物の検出方法であって、組立済みもしくは半製品状態の前記鉛蓄電池を、磁界を発生させたコイル内を、磁束方向が前記極板面と概略平行となるよう通過させ、金属異物により生じた磁束変化を検出することにより、前記鉛蓄電池内の金属異物を検出する、鉛蓄電池内の金属異物検出方法を示すものである。

また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の鉛蓄電池の金属異物検出方法において、直流電源により前記コイルに直流磁界を発生させることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１〜２の鉛蓄電池の金属異物検出方法において、記コイルの入口部及び出口部に電池確認センサーを設け、前記入口部と前記出口部の間に前記鉛蓄電池が存在する間のみ、金属異物の検出動作を行なう。

そして、本発明の請求項４に係る発明は、前記極板群を電槽に収納した時点から、前記電槽に蓋が装着されて前記鉛蓄電池が組み立てられ、かつ前記鉛蓄電池への電解液注液を行なう迄に、請求項１〜３の鉛蓄電池の金属異物検出方法により、前記鉛蓄電池内の金属異物の検出を行う鉛蓄電池の製造方法を示すものである。

本発明によれば、鉛蓄電池内の金属異物を精度よく検出することができる。

図１は、本発明の金属異物検出方法により、鉛蓄電池１内の金属異物を検出する工程を示す図である。本発明を適用する鉛蓄電池１内には、極板２がセパレータ（図示せず）とともに積層された状態で収納されている。

鉛蓄電池１は、コンベア３の移動手段に載置された状態で、金属異物検出装置４のコイル５内を通過する。金属異物検出装置４は、一例として、図２に示すように、接続された電源６によって磁界を発生させる送信コイル７と、送信コイル７に対向配置した検出コイル８を有している。図２には、検出コイル８の２個で送信コイル７をはさみこむよう配置した例を示している。これらの検出コイル８と送信コイル７によってコイル５が構成されている。

本発明では、送信コイル７からの磁束Ａの方向が、極板２面と平行となるよう、鉛蓄電池１がコイル５内を通過する。鉛蓄電池内の金属異物１２の殆どは、極板２間の隙間に落下した状態、もしくは極板２面に付着した状態で存在する。したがって、本発明にように、磁束Ａの方向を極板２面と平行とすることにより、極板２によって磁束Ａが乱されず、金属異物１２に磁束Ａが加えられる。

鉛蓄電池製造において、殆どの金属異物は強磁性体の鉄である。磁束によって鉄は自らも磁束を発生させ、その結果として、磁束変化を生じさせる。この変化を検出コイル８の誘起電圧として検出し、これを増幅器９で増幅して、増幅器９の出力が所定のしきい値以上となった時点で、金属異物１２が「有」と判定すればよい。

金属異物１２の判定結果は、ＬＣＤパネル等の表示手段１０によって表示したり、あるいは、金属異物１２が有と判定された鉛蓄電池１にインクジェット等でマーキングを行ったり、さらには、金属異物１２が有と判定された鉛蓄電池１を、エアーシリンダー等によってコンベア３から除去してもよい。

図２の例において、送信コイル７と検出コイル８の一対でコイル５を構成する例を示したが、例えば、送信コイル７のみとし、これを発振させ、交流磁束を発生させ、金属異物による交流磁束の変化を送信コイル７の共振周波数の変化として検出してもよい。

鉛蓄電池１内は、その内部が鉛もしくは鉛合金といった非磁性体で構成されている。一方、金属異物は殆どが強磁性体である鉄であることから、非磁性体中に混入した強磁性体を検出することになる。送信コイル７に直流電流を供給することによって発生する直流磁界中では、非磁性体である極板２や端子１ａ、さらには非磁性体であるストラップ（図示せず）や接続体（図示せず）に渦電流が殆ど生じないために、磁束Ａの変化を殆ど生じさせない。

一方、強磁性体である金属異物は、磁束の変化がより大きいため、鉛蓄電池１中の鉛の影響を受けずに金属異物１２を検出できる。したがって、本発明においては、送信コイル７に直流を供給して直流磁界を発生させることが最も好ましい。

送信コイル７から直流磁界を発生させる場合においても、磁束が極板２を横切るように鉛蓄電池１を配置した場合、極板２中に存在する鉛によって磁Ａ束の乱れが生じるため、検出コイル８に誘起電圧が生じ、これがノイズとなって、金属異物の検出精度が急激に低下する。したがって、本発明においては、磁束方向を極板２面に沿った方向とすることは、精度よく金属異物１２を検出する目的において、必須要件である。

本発明によれば、鉛蓄電池内に多くの鉛が含まれているものの、金属異物としての鉄の０．１〜１ｇといった微量を精度よく検出でき、金属異物が混入した鉛蓄電池を後工程に送ることなく、工程より排除でき、市場への流出を未然に防止することができる。

本発明では、さらに好ましくは、コイル５の入口部に鉛蓄電池１の通過を検出するセンサー１１と、コイル５の出口部に鉛蓄電池１の通過を検出するセンサー１１´を配置し、コイル５内を鉛蓄電池１が存在する時にのみ、金属異物の検出を行なう。製造工程設備に近接して、エレベータやフォークリフト等、強磁性体の素材で構成された設備が配置されている場合、これらの移動によって、磁束が乱れ、結果として金属異物有の誤判定が発生する場合がある。したがって、これらの誤判定を防止するため、鉛蓄電池１がコイル５内を移動している時のみ、金属異物の有無の判定を行なう。

本発明による金属異物の検出は、極板群を電槽に収納した時点から、電槽に蓋が装着されて鉛蓄電池が組み立てられ、かつ鉛蓄電池への電解液注液を行なう迄に実施する。

本発明は、鉛蓄電池内の微量の金属異物を検出する事が可能であり、自動車用鉛蓄電池をはじめ、様々な用途の鉛蓄電池に適用することができる。

本発明により鉛蓄電池内の金属異物を検出する工程を示す図 金属異物検出部の構成を示す図

符号の説明

１ 鉛蓄電池
１ａ 端子
２ 極板
３ コンベア
４ 金属異物検出装置
５ コイル
６ 電源
７ 送信コイル
８ 検出コイル
９ 増幅器
１０ 表示手段
１１，１１´ センサー
１２ 金属異物

Claims (4)

1. 平板状の極板とセパレータとが積層され、かつ前記極板を集合溶接するストラップ及びセル間接続等の内部接続部材及び端子が、鉛もしくは鉛合金で構成された鉛蓄電池内の金属異物の検出方法であって、組立済みもしくは半製品状態の前記鉛蓄電池を、磁界を発生させたコイル内を、磁束方向が前記極板面と概略平行となるよう通過させ、金属異物により生じた磁束変化を検出することにより、前記鉛蓄電池内の金属異物を検出する、鉛蓄電池内の金属異物検出方法。
2. 直流電源により前記コイルに直流磁界を発生させることを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池の金属異物検出方法。
3. 前記コイルの入口部及び出口部に電池確認センサーを設け、前記入口部と前記出口部の間に前記鉛蓄電池が存在する間のみ、金属異物の検出動作を行なう請求項１〜２に記載の鉛蓄電池の金属異物検出方法。
4. 前記極板群を電槽に収納した時点から、前記電槽に蓋が装着されて前記鉛蓄電池が組み立てられ、かつ前記鉛蓄電池への電解液注液を行なう迄に、請求項１〜３の鉛蓄電池の金属異物検出方法により、前記鉛蓄電池内の金属異物の検出を行う鉛蓄電池の製造方法。

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