JP2543207Y2 - 複合線材 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、押出し加工できる防蝕
用金属、例えば鉛で被覆された金属線や繊維状の芯材よ
りなる切れ目のない複合線材に係わり、特に、電極用の
グリッド等を構成するための小径の複合線材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電池の電極は、一般に金属を主材
料とし、これに活性材を層状に付着させたものである。
ここに、最も広く使用されている充電可能の電池は、鉛
と酸を使用した鉛電池であり、この鉛電池の電極グリッ
ドは、通常、酸化鉛より成る活性材で覆われている。

【０００３】この種の鉛電池は、比較的重く、単位重量
当りの放電エネルギーが小さい。このように、鉛電池が
重いのは、極板のグリッド及び活性材料と、その電池の
コネクタやバスバーに多量の鉛を使用しているからであ
る。

【０００４】これを以下に説明する。

【０００５】極板は、種々の理由から厚くせざるを得な
い。例えば、前記活性材を、糊状となし、これを極板の
グリッドに塗りつけて硬化させることが通常行われてい
るが、この糊状の活性材は、それ自体の接着力は強いが
極板のグリッドに対する接着力が弱く、特に充放電をく
り返えした時に剥離し易い。この特性のために、極板の
グリッドが活性材を充分保持し得るように、その極板の
グリッドに余裕を持たせる必要がある。その上、極板自
体が比較的破損し易いので、電極としての機能を発揮す
るに必要な重量より頑丈に、重くしなければならないか
らである。

【０００６】従来、鉛電池の極板のグリッドは、一般
に、鉛を溶かして所要の形状に鋳造するか、又は鉛板か
ら機械強度の大きいグリッドにするという方法によって
作られ、このようにして作られたグリッドが電極に組み
立てられる。

【０００７】ここに、電極は、その製造、取扱及び電池
への組込みを行なう際に多くの機械的な応力を受ける。
電池の中に組み込まれた後は、多くの誘発される応力を
受ける。

【０００８】製造時に受ける応力は、主として活性材を
糊状にして極板のグリッドに付け、このグリッドの中に
塗り込む糊付段階におけるものである。この糊状の活性
材は、重く、比較的堅く（すなわち可塑性がほとんどな
く）、この糊状の活性材を極板に付け、このグリッドの
中に塗り込める時に、グリッドを曲げたり、引き伸ばし
たり、引裂いたりし易い。このようにグリッドが変形す
ると、このグリッドの各所に応力が生じ、この応力の生
じた部分が真先に腐蝕され、続いてこの腐蝕が急速に進
行する。

【０００９】これと同じ理由で、展延した鉛板で作った
グリッドは、鋳造したグリッドよりも軽いという長所を
有するものの、応力腐蝕が極めて進行し易い。その理由
は、その鉛板の打ち伸ばされた部分がそれぞれ応力点に
なっているからである。

【００１０】また、前記誘発される応力は、電池に充放
電をくり返えしているうちに生ずる電極の膨張収縮、活
性材を支持している導電性部材の活性材の重量によるた
わみ、その電池が自動車に使用される場合には、車体へ
の衝撃、熱履歴、振動等によって生ずる。

【００１１】前記機械的応力及び誘発される応力が電極
を構成している材料の引張強度又は剪断強度を越えた時
に、電極は、機械的な損傷を受ける。このような電極の
前記応力による機械的損傷の過早発生を防ぐためには、
その電極の厚さを応力に耐え得る厚さにする必要があ
る。

【００１２】このため、グリッドの鉛を前記応力に耐え
得るように厚くしなければならないので、従来のグリッ
ドの断面積は、通電に実際に必要な寸法よりも大きくす
る必要があったのであり、グリッドが厚い電池は比較的
重く、電池の単位重量当りの放電エネルギーが小さく、
材料の利用率が悪いのが現状であった。

【００１３】一方、電池の容量を増すためには、極板の
グリッドを厚くするだけでなく、電極に付ける活性材の
層を厚くしなければならない。この活性材の層を厚くす
る必要があるのは、一般論として、活性材の層を厚くす
る程、電池の電気的エネルギーを貯え得る能力が増すか
らである。

【００１４】活性材の容積（及び重量）を増し、電池の
ケース、帯状の接続線材、支柱及び極板のグリッドのバ
スバーの重量をほぼ一定に抑えれば、電池の単位重量当
りの活性材の利用率は良くなるので、その電池の単位重
量当りの放電エネルギーは増加する。しかしながら、従
来の鉛電池の活性材利用率は、ほとんどの場合、電池重
量の約５０乃至５５％にすぎない。

【００１５】活性材の層を厚くするためには、極板のグ
リッドを、厚くした活性材を充分支え得るように強くし
なければならない。高純度の鉛でグリッドを作る場合
は、そのグリッドの厚さを、電気的機能上必要な厚さよ
り厚くして、上述の機械的応力及び誘発される応力に耐
え得るようにしなければならない。

【００１６】活性材の厚さには限界がある。その限界の
ひとつの要素は、活性材の重量であり、他の要素は、そ
の活性材の電気的特性である。陽極板の活性材は半導体
であり、その内部抵抗のために電気を通し得る距離は比
較的短い。従って活性材の厚さは、その活性材が効率よ
く電気を通し得る距離が限界となる。この活性材の特性
が、陽極板にバスバーを設けなければならないことの一
つの理由である。このバスバーは、前記活性材に生じた
電流をその活性材の外に導く作用をする。

【００１７】また、活性材層の厚さは、極板に付けられ
た活性材が充放電を繰り返えしているうちに活性度が低
下するため、及び活性材の引張強度が小さいために限定
される。これらの特性のために、上述の機械的応力によ
って、極板のグリッドから活性材が砕けて過早剥離す
る。活性材の電池の電解液への浮遊による電池の寿命の
縮まりを防止する対策をとれば、それに伴って電池が更
に重くなる。前記活性材の電解液中への浮遊を防ぐため
には、電極に特殊なガラスで作った押圧パッドを設け、
このパッドで活性材を極板のグリッドに押し付け、これ
により電池内部に短絡回路が形成されるのを防ぐことが
挙げられるが、このために、電池は容量が増さずに重量
が増加する。

【００１８】

【考案が解決しようとする課題】前記各要因のために、
従来の殆どの電池は、耐久性と容量と単位重量当りの放
電エネルギーとが均衡を保ち、用途に応じてこれらの特
性の何れかが最適になるように作られている。例えば、
電池の重量が最重要特性である場合には、電極の活性材
層を実用上支障のない範囲内で最も薄くし、それに応じ
て極板のグリッドも極力薄くすることが行われている。
電池の活性材層を薄くし、極板のグリッドを軽量化すれ
ば、製造費がかさみ、電池の寿命が縮まり、電池の容量
が低下するので、その程度を勘案して電池の軽量化の程
度が決められる。

【００１９】また、鉛電池の重量、容積及び容量につい
て見れば、これらの特性上、充電式のフラッシュライト
用電池クラスの電池は、「Ｄ級」「Ｃ級」等の電池にす
るのが困難なために「ＡＡＡ級」まで下げたり、より小
型の特殊用途の電池にせざるを得ない。

【００２０】鉛電池の極板を渦巻形構造にすれば「ＢＣ
級」電池を「Ｄ級」電池にすることは容易である。この
「ＢＣ級」電池も、「Ｄ級」電池も、放電電流が大き
く、極板が鉛であり、この極板のグリッドは、高純度の
平らな鉛板をダイスで絞り、内側にきつく巻き、間隙の
少ない渦巻形にして、丸い電池のケ―スの中に収めたも
のである。

【００２１】この渦巻形のグリッドを用いれば、極板の
表面積が広くなり、従来の電池のように小さいグリッド
を何箇も平行につなぐ必要がなく、従って軽量化し、製
造コストを下げ得るが、亀裂があれば酸によって急速に
腐蝕されてしまう。

【００２２】しかしながら、「Ｄ級」より小さい電池は
市販されていない。それは、この種の電池に使用される
グリッドは柔く、薄いもの（約１．０１６ｍｍ）でも細
い電池の中に充分に収め得るように渦巻形に巻くことが
できないからである。このサイズの電池のグリッドは、
強度の最も大きい鉛でも耐え得ない程、強く湾曲させな
ければならないので、亀裂や応力点ができ、このような
亀裂は電池の中の酸により急速に腐蝕され、従ってグリ
ッドが急速に腐蝕されてしまう。

【００２３】本考案は上記問題点に鑑み、引張強度の大
きい繊維状の材料、光学ガラス繊維又は電気伝導性の良
い金属線等の芯材を押出加工可能の防蝕用金属、例えば
鉛、亜鉛又はニッケル等で被覆して、例えば電池のグリ
ッドを構成するために最適な複合線材を提供し、この種
のグリッドの重量の低下及び強度の強化、更には屈曲性
の良さを確保することを目的とし、さらに、前記複合材
料を複数個束ねて使用することによって、例えば高電流
のスローブローフューズ材料として使用することができ
る複合線材を提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本考案による複合線材は、繊維状材料からなる芯材
と、前記芯材にほぼ均一の厚さで被覆され、接合された
押出し成形可能な防蝕用金属の被覆と、を備えた電気導
電性の複合線材であって、前記複合線材は約０．７ｍｍ
よりも小さな直径を有することを特徴とする。そして、
この複合線材は、芯材を押出しダイス内に供給する供給
工程と、この芯材の供給と同時に防蝕用金属を押出して
該芯材にほぼ均一の厚さの該金属による被覆を接合形成
する押出し工程とにより製造することができる。また、
前記押出し工程によって被覆させた鉛の微細粒の大きさ
が、ほぼ０．２５×１０^−６インチ（０．６３５×１０
^−６ｃｍ）であることを特徴としている。さらに、前記
被覆は、この被覆全てに実質的に均一な微細粒組織を有
することを特徴としている。また、前記被覆は、硫酸に
よる腐食をほぼ完全に防止するための十分に小さい微細
粒組織を有することを特徴としている。また、前記金属
は、鉛であることを特徴としている。また、本発明によ
る複合線材は、内壁と内部に配置されたピストンとを有
する圧縮室内に金属を供給する工程と、前記ピストンを
移動して押出圧を形成し、前記金属を圧縮室から押出し
ダイス内に圧縮する工程と、前記押出圧より低い圧力で
圧縮室内の金属の一部をピストンの開口を介してピスト
ンと圧縮室の内壁とにより形成された環状領域に注入
し、これにより圧縮室の内壁に沿ってピストンをシール
すると共に金属の圧縮の間にピストンを通過した金属の
漏れを防止する工程とにより製造することができる。

【００２５】また、複合線材は、芯材と、押出し加工可
能な防蝕用金属の均一な薄い被覆よりなり、この被覆
は、実質的に均一な微細粒組織を有していることを特徴
としている。

【００２６】

【作用】上記のように構成した本考案によれば、例えば
電池のグリッドを、引張強度の大きい繊維状の材料、光
学ガラス繊維又は電気伝導性の良い金属線等の芯材を押
出加工可能の防蝕用金属、例えば鉛、亜鉛又はニッケル
等で被覆した複合線材で構成することができ、これによ
って、この種のグリッドの軽量化、強度の強化及び屈曲
性の良さを確保することができる。また、前記複合線材
を使用して、軽量で強度的に強く、しかも屈曲性が良い
複合ケーブルを構成することができる。

【００２７】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２８】鉛球１０などの純粋な押出加工が可能の防
蝕用金属が振動型フィーダ１２の中に装入され、シュー
トまたは導管１４を通して、チャンバ１６の中に入る。
このチャンバ１６は、プランジャ２２を通る孔１７とス
ライダ２１の上面１９とから成る。

【００２９】前記シュート１４の中の鉛球１０は、熱電
対２０によって制御される予熱コイル１８によって所定
温度まで加熱される。プランジャ２２は、ピストンロッ
ド２６を介して往復動フィードシリンダ２４に連結さ
れ、最初、その後退位置にある時は、複数の加熱された
鉛球１０がチャンバ１６の中に落下する。

【００３０】フィードシリンダ２４を作動させると、プ
ランジャ２２が往復動して、チャンバ１６の内部に保持
された鉛球１０をスライダ２１の上面１９に沿って圧縮
室３０の上端の孔、即ちアパチュア２８の上に移動させ
る。フィードシリンダ２４は、空気導入ライン３２と空
気排出ライン３４とによって空気作動される。またシリ
ンダ２４は油圧作動され、あるいはソレノイドに接続さ
れることもできる。

【００３１】プランジャ２２が破線３６で示す位置に達
した時、プランジャ２２の端部３８がリミットスイッチ
４０と接触して、プランジャ２２を停止させ、その進行
方向を逆転させ、これを初期位置に戻す。プランジャ２
２が破線３６の位置にある間にチャンバ１６が圧縮室３
０の上端のアパチュア２８の上に配置されて、チャンバ
１６中の鉛球をアパチュア２８を通して圧縮室３０の中
に落下させる。

【００３２】プランジャ２２がその初期位置に戻ると
き、このプランジャ２２の角部４２がリミットスイッチ
４４と接触して、プランジャ２２の運動を停め、これを
次の行程で逆転させる。

【００３３】圧縮室３０の中において、鉛球１０（また
はその他の押出可能の防蝕用金属）が熱電対４９の制御
のもとに、加熱コイル４８から圧縮室３０の壁体４６に
加えられる熱によって加熱される。この金属が所定温度
に加熱された時、油圧シリンダ５０を作動させ、ピスト
ン５２をその初期位置からアパチュア２８を通して圧縮
室３０の中まで下降させ、圧縮室３０から前記鉛球１０
をアパチュア、即ち孔５４を通して押出し、図３におい
て更に詳細に示すように、ダイス保持具、即ちダイホル
ダ６２によって保持された入口ダイス５８と出口ダイス
６０との間のスペース５６の中に押込む。ダイホルダ６
２は、圧縮室３０の壁体４６の中のネジ孔１２１の中に
ネジ込まれている。

【００３４】油圧シリンダ５０は、入口ライン６４と出
口ライン６６とによって発生される油圧によって作動さ
れる。これらのライン６４と６６は比較制御弁６８と圧
力ゲージ７０とを備える。圧油はタンク７２からポンプ
７４によって、冷却ラジエータ７６を通して比例制御弁
６８まで送られる。

【００３５】ピストン５２が図２に示すように、破線７
８で示す位置に達した時、フランジ即ちツバ８０がリミ
ットスイッチ８２に接触しピストン５２を停止させ、そ
の行程を逆転させ、これをその初期位置に戻す。ピスト
ン５２がその初期位置に達した時、ツバ８０がリミット
スイッチ８４と接触し、ピストン５２の行程を停止さ
せ、次の行程に逆転させる。

【００３６】圧縮室３０の内部のピストン５０による鉛
球１０の圧縮で熱が発生する。熱電対４９が圧縮室３０
の内部の温度を検知し、加熱コイル４８により圧縮室３
０の壁体４６の加熱を調整する。

【００３７】芯材８６は、“Ｅガラス”または“Ｃガラ
ス”型のガラス繊維または光学ガラス繊維、炭素繊維、
合成繊維その他の適当な繊維、あるいは銅またはアルミ
ニウムなどの高導電性金属の細線とすることができ、こ
の芯材８６は、図１および図２において符号９０で示す
ような一定張力モータと制御組立体によって芯材リール
８８から引出され、その際に所定張力に保持される。芯
材８６がリール８８から引出されるに従って、リール８
８の周囲のシールド９２が芯材８６のもつれを防止し、
またリール８８の近くで浮遊する物の付着を防ぐ。

【００３８】芯材８６は、定心リング９４を通してリー
ル８８から引出され、またそのもつれを防止するために
ばねテンショナ９６によって引張り張力が加えられる。
ローラ９８が芯材８６を入口ダイス５８と出口ダイス６
０に向かって案内し、そこで金属をもって被覆される細
い複合ワイヤ１００を形成する。ワイヤ１００がダイホ
ルダ６２から出る時、このワイヤ１００は、ローラ１０
２に掛け回わされ、このローラ１０２から下方に浮遊オ
モリ１０４に掛け回わされ、次にローラ１０６に戻さ
れ、このようにしてモータ９０と１０８の始動から停止
まで一定張力が保持される。

【００３９】参照数字１００で示す“ワイヤ”とは、繊
維材料であれ、または高導電性ワイヤであれ、芯材８６
を、鉛、亜鉛、またはニッケルなどの伸張性を有する防
蝕用金属で被覆して得られる複合ワイヤ即ち複合線材を
指す。次にローラ１１０がワイヤ１００を横送り手段１
１２に案内する。ワイヤ１００がローラ１１０を通る
時、比例速度エンコーダ１１４がこの速度を測定し、横
送り手段１１２およびモータ９０，１０８と協働してワ
イヤ１００を巻取スプール１１６上に巻取る。スプール
１１６上のワイヤ１００の均等な巻取りを保証するため
横送り手段１１２が横送りバー１１８に沿って前後に運
動する。

【００４０】今図３と図４について述べれば、入口ダイ
ス５８と出口ダイス６０は、ダイス分離具即ちセパレー
タ１２０の内部にスペーサ・ワッシャ１２２ａと１２２
ｂとによって保持されている。セパレータ１２０は、ダ
イホルダ６２のキャビティ６５の内部に保持され、ダイ
ス保持具即ちダイホルダ６２の中のネジ１２３の中から
プラグ１２４を締付けることによって圧縮力が加えられ
る。

【００４１】入口ダイス５８はフランジ５９を備え、出
口ダイス６０はフランジ６１を備え、これらのフランジ
５９と６１がダイセパレータ１２０の両端面と夫々当接
しているので、ダイセパレータ１２０のキャビティ６５
の中においてダイス間隔を保持する。ダイホルダ６２
は、アパチュア１２６を備え、このアパチュア１２６
は、ダイセパレータ１２０、入口ダイス５８、出口ダイ
ス６０およびスペーサ・ワッシャ１２２ａ，１２２ｂが
ダイホルダ６２の中に組込まれる時、ダイセパレータ１
２０のアパチュア１２８と整列させられる。

【００４２】ダイホルダ６２がネジ１１９によって圧縮
シリンダ３０の壁体４６のネジ付きアパチュア１２１の
中にねじ込まれる際に、アパチュア１２６は圧縮シリン
ダ３０の底部のアパチュア５４とぴったり対向するよう
な寸法を有する。

【００４３】またダイホルダ６２は、芯材８６を通すた
めのアパチュア１３０を備えている。入口ダイス５８
は、そのテーパ１３４の頂点にアパチュア１３２を備え
ている。ピストン５２によって、鉛球１０は、圧縮室３
０からアパチュア５４，１２６および１２８を挿通さ
れ、入口ダイス５８と出口ダイス６０の中間スペース５
６の中に入る。

【００４４】出口ダイス６０は、その円錐形テーパ１３
８の頂点に出口アパチュア１３６を備えている。入口ダ
イス５８のテーパ１３４は、芯材８６の運動方向に沿っ
て先細っている。出口ダイス６０のテーパ１３８は、芯
材８６の運動方向と逆方向に沿って先細っているが、芯
材８６の運動と同一方向に先細らせることもでき、或い
は全くテーパを付けないこともできる。しかし芯材８６
の運動方向と逆方向に沿って出口ダイス６０にテーパを
付けることが好ましい。なぜならば、他の形状でも低い
押出圧を使用することはできるが、複合ワイヤ１００中
の芯材８６の寿命と同心性が損なわれるからである。更
に、出口ダイス６０が芯材８６の運動方向と逆方向に先
細っていなければ、スペース５６の内部の鉛球１０によ
って出口ダイス６０に加えられる圧力が増大するが故
に、保持プラグ１２４をネジ山１２３の中に、ワッシャ
１２２および入口ダイス５８と出口ダイス６０のそれぞ
れのフランジ５９と６１に対して、より強くねじ込まれ
なければならない。

【００４５】また保持プラグ１２４は、ワイヤ１００を
通すためのアパチュア１４０を備えている。

【００４６】図１１と図１２について述べれば、図３と
図４のダイス組立体の好ましい変更態様を示す。この場
合、各成分はできる限り、図３と図４の対応の成分の参
照数字および名称を与えている。さらに詳しく述べれ
ば、入口ダイス５８′と出口ダイス６０′は、セパレー
タ１２０′の内部にバックアップ・ワッシャ１２２ａ′
と１２２ｂ′とによって保持され、また保持プラグ１２
４′をネジ山１２３′に沿ってダイホルダ６２′のキャ
ビティ６５′の中に締付けることによって圧縮力が加え
られる。

【００４７】保持プラグ１２４′は、ダイホルダ６２′
のキャビティ６５′の中にねじ込まれるためのネジ山１
２５′を備えているから、このプラグ６２′は、端面６
３′に対して軽度のカント（傾斜）を有し、その結果、
ダイセパレータ１２０′の内部において出口ダイス６
０′のずれ、即ちスキューを生じる場合がある。このよ
うなスキューを防止するため、凸面ワッシャ６７′と凹
面ワッシャ６９′とを有するスラストワッシャ組立体を
保持プラグ１２４′とバックアップ・ワッシャ１２２
ａ′との間に配置する。これらのワッシャ６７′と６
９′の凹面と凸面の相互作用が、バックアップ・ワッシ
ャ１２２ａ′に対する保持プラグ１２４′の締付けから
生じるスキューを効果的に防止することができる。

【００４８】ダイホルダ６２′は、圧縮シリンダ３０′
の底部のアパチュア５４（図１及び図２参照）にぴった
りと適合する寸法のアパチュア１２６′を有する。ダイ
セパレータ１２０′は、各端部のフランジ１２７ａ′，
１２７ｂ′と、これより小径の中心部１２９′とを有
し、フランジ１２７ａ′と１２７ｂ′の直径は、ダイセ
パレータ１２０′を受けるダイホルダ６２′のキャビテ
ィ６５′の内径と略同等である。

【００４９】ダイセパレータ１２０′のフランジ部１２
７ａ′，１２７ｂ′と小径の中心部１２９′との組合わ
せにより、ダイセパレータ１２０′の中心部１２９′と
ダイホルダ６２′のキャビティ６５′の内壁面との間に
スペース１３１′が残される。このスペ―ス１３１′
は、アパチュア１３５ａ′と１３５ｂ′によってセパレ
ータ１２０′のスペース５６′と連通している。

【００５０】このスペース５６′の内部の圧下物質の存
在によって入口ダイス５８′と出口ダイス６０′に加え
られる圧力の故に、これらのダイス５８′と６０′上に
は、図３と図４に示すフランジ５９と６０のようなフラ
ンジを設ける必要がない。過渡期中にダイセパレータ１
２０′の中のスペース５６′の内部にダイス５８′と６
０′を保持し、またこれら対するの軸方向整列を保証す
るため、これらのダイスダイス５８′と６０′の直径は
ダイセパレータ１２０′の内部５６′の内壁の直径より
約０．０１２７ｍｍ程大であって、これらのダイス５
８′と６０′は、熱、油および油圧プレスを用いてセパ
レータ１２０′の内部にプレスばめされる。

【００５１】またダイホルダ６２′は、芯材８６（図１
及び図２参照）を通すためのアパチュア１３０′を備え
ている。入口ダイス５８′は、そのテーパー１３４′の
頂点にアパチュア１３２′を備えている。出口ダイス６
０′は、その円錐形テーパ１３８′の頂点に出口アパチ
ュア１３６′を備えている。また保持プラグ１２４′
は、ワイヤ１００を通すためのアパチュア１４０′を備
えている。

【００５２】図１１と図１２に図示の実施態様は、芯材
８６がスペース５６を通過する際にこれに加えられる圧
力があらゆる方向において等しいことを特徴としてい
る。図３と図４に図示の装置をもって小直径の複合ワイ
ヤを製造する場合、鉛がアパチュア１２６と１２８を通
して押込まれる際に芯材８６に対して上から加えられる
差圧の結果、芯材８６は、スペース５６の内部において
出口ダイス６０のアパチュア１３６に対して定心状態に
止まることができない。

【００５３】このような差圧が芯材８６を下方に押し、
芯材８６はもはや出口ダイス６０のアパチュア１３６の
中心部に入ることができず、芯材８６が複合ワイヤ１０
０内部において偏心させられる。またこの下向き差圧は
ダイホルダ６２の内部の部品の変形を生じるのに十分で
ある。

【００５４】高い押出圧は、高い生産速度によって与え
られる節約の結果である。生産効率を最大限に成し、ま
た圧縮室３０に再充填する必要を減少させるため、大直
径の圧縮室３０（約１５．８７５ｍｍ）とピストン５２
が使用される。

【００５５】小直径の圧縮室３０とピストン５２は、再
充填のために装置を頻繁に停止させることを必要とす
る。しかし、０．２４５ｍｍのガラス芯材を含む０．３
８１ｍｍ直径の複合ワイヤを製造する際に、大直径の圧
縮室３０とピストン５２は、断面減少率を３１００：１
を超えさせる。非常に長く、また小直径の圧縮室３０を
使用すれば、再装填回数が少なくなりまた断面減少率が
低下するが、ピストン５２と圧縮室３０との整列の問題
および長いピストン５２における合成の欠陥の問題の故
に好ましくない。

【００５６】このような高い押出圧は、押出圧が断面減
少率の一次関数ではなく、従って押出圧が断面減少率の
比例増大よりも高い割合で増大するという数学的事実の
結果である。高い押出圧は種々の設計上の問題を生じる
が、次のようにしてこれらの問題が解決される。

【００５７】例えば、断面減少率が２５０：１を超える
場合、押出圧が非常に高くなり、圧縮室３０の壁体４６
が高強度鋼で作られていてもその形状を保持する能力を
超えてしまう。ピストン５２が圧縮室３０の中の鉛球１
０を押出す際にこのような高い押出圧が生じると、実際
に圧縮室３０の壁体４６を外側に湾曲させ、鉛球１０を
ピストン５２の周囲から脱出させて、下記に述べるよう
な漏れに伴う諸問題を生じる。特にピストン５２が圧縮
室３０の大体半分まで下降したときに、この圧縮室３０
の壁体４６の湾曲が顕著となる。

【００５８】このような壁体４６の湾曲を防止するた
め、圧縮室３０の壁体４６として複式同心シリンダ（図
示されず）が使用される。好ましい実施態様において
は、４本のシリンダを使用し、各シリンダの外径が隣接
の包囲シリンダの内径より約０．０２５４ｍｍ程大と
し、これらのシリンダを入子状にプレスばめして圧縮室
３０の壁体４６を形成する。

【００５９】このように極度に高い押出圧の損失を最小
限に成し、スペース５６の中において所望圧を得るため
に、より高い圧力を使用することを避けるように、出口
ダイス６０が圧縮室３０の直下に配置され、その結果と
してアパチュア１２６と１２８を通して差圧を生じ、ま
たスペース５６の中において芯材８６の下向きの湾曲が
生じる。所要の押出圧を最小限にすると共にこのような
差圧を最小限にするため、図１１に示す好ましい構造が
使用される。

【００６０】出口ダイス６０′が圧縮室３０の直下に配
置されるが、金属は相互に１８０°の方向からスペース
５６′の中に導入され、これによって芯材８６に加えら
れる圧力を平衡させる。金属材料は、ピストン５２によ
って圧縮室３０からアパチュア５４と１２６′を通って
押出されスペース１３１′に入り、ダイセパレータ１２
０′の中心部１２９′の周囲に沿ってアパチュア１３５
ａ′と１３５ｂ′とを通り入口ダイス５８′と出口ダイ
ス６０′との間のスペース５６′に入る。

【００６１】ダイセパレータ１２９′の中央部の周囲に
一定間隔に配置される限り、また圧縮室３０の底部のア
パチュア５４の直下に配置されない限り、追加アパチュ
アを備えることができる。図１１と図１２に示す実施態
様を使用した場合、複合ワイヤ１００の外径に対する芯
材８６の同心率は±５％の範囲内に保持することができ
る。

【００６２】図５にピストン５２の拡大図を示す。ピス
トン５２は、その底部にベベル面１４２を備えている。
またピストン５２は、環状の平坦な突出部、即ちランド
１４４，１４６と、横方向貫通孔１４８とを備えてい
る。縦孔１５０が横孔１４８と連通している。ベベル面
１４２、ランド１４４，１４６、横孔１４８および縦孔
１５０が協働してピストン５２の圧縮行程中にピストン
５２を圧縮室３０の内壁面１５２（図１）に沿って密封
させ、また圧縮室３０の内部にピストン５２を定心させ
る。高圧金属が縦孔１５０を通して横孔１４８に入り、
次にランド１４４，１４６と圧縮室３０の内壁面１５２
とによって形成されたスペースの中に押込まれて、ピス
トン５２を内壁面１５２に圧着密封させ、またピストン
５２を定心させる。

【００６３】このような密封構造は、装置の高押出圧に
よって必要とされる。例えば、ピストン５２と圧縮室３
０の内壁面１５２との間隔は０．０１２７ｍｍまで減少
させることができるが、この直径方向の間隙は、圧縮中
に押出される耐蝕金属をピストン５２に沿って過度に漏
れさせるのに十分であり、これに伴なって有効押出圧の
損失を生じる。この装置を用いて製造される複合ワイヤ
が小直径であるが故に、もし前記のような密封構造が使
用されなければ、芯材８６に使用される量の１０倍もの
金属がピストン５２に沿って漏れる可能性がある。

【００６４】このような漏れの結果として、より多量の
金属が使用され（漏れ分は回収できるとしても）、また
従って圧縮室３０の再装填をより頻繁に必要とし、生産
性を低下させることの他に、このような漏れは一般に非
対称的であって、ピストン５２を圧縮室３０の中で偏心
させて内側面１５２と接触させる。

【００６５】このような接触の結果、壁体４６の直接的
な傷を生じ、より大きな漏れと押出圧の損失とを生じ
る。これ故に、極度に長い小径の圧縮室３０は、その頻
繁な再装填の必要を解決するためには役に立たない。こ
のような構造に伴う整列の問題と剛性の問題が圧縮室中
のピストン５２の定心の問題に掛け合わされて、ピスト
ン５２に沿った金属の漏れを激化する。漏れ量の増大と
押出圧の低下は、前記の損失のほかに最大生産率の低下
を生じる。

【００６６】そこで、図５に図示の構造は、押出される
防蝕用金属をピストン５２のランド１４４，１４６と圧
縮室３０の内壁面１５２とによって形成されたスペース
の中に流入させる。このスペースの中に進入した金属
は、環状ランド１４４を超えて押出す圧力を有しないの
で、ピストン５２に沿った漏れを確実に防止することが
できる。

【００６７】さらに、前記のスペースの中に押出される
金属は、押出圧に依存して約３５１〜７０３Ｋｇ／ｃｍ
² に加圧される。一般的に、このスペース中の金属圧は
圧縮室３０の内部の圧力の約１／４〜１／３の範囲であ
る。この圧力がピストン５２とこれを包囲する内壁面１
５２との間に均等に加えられて、ピストン５２を圧縮室
３０の中心に定心させ、また、ピストン５２と内壁面１
５２との接触を防止することができる。

【００６８】また、同時にこのスペースの中の金属は、
バビット軸受に類似した低摩擦軸受面に等しい効果を生
じ、ピストンドラッグを低下させ、押出しのために、よ
り多くの油圧を残す。このように構成されたシールを有
するピストン５２を数ヶ月間テストした。数百万サイク
ルののち、摩耗または漏れの徴候は現われず、ピストン
５２と圧縮室３０の壁体４６は、激しい使用後にもスリ
傷がなく、防蝕用金属の全量が芯材８６に使用されてい
た。

【００６９】長い小直径の圧縮室３０を使用するなら
ば、効率的な生産率を保証するために必要とされる２，
８１２〜３，５１５Ｋｇ／ｃｍ² の押出圧を発生しない
点まで断面縮小率を低下させるが故に、ピストン５２の
密封構造の必要が避けられるように思われる。

【００７０】事実、長い小直径の圧縮室３０を使用すれ
ば、シールなしの真っ直ぐなピストン５２の使用を可能
とする程度の押出圧を生じる。しかしながら、このよう
な構造に伴なう前記の整列性の問題、剛性の問題および
定心性の問題は、この構造の有効性を制限する重大な制
限要因となる。

【００７１】油圧シリンダ５０は、プラットフォーム１
５４上に載置され、このプラットフォーム１５４は、基
板１５８に立設された円柱１５６によって支持され、ボ
ルト１６０と１６２によって定置保持されている。スラ
イダ２１が円柱１５６に取付けられ、フィードシリンダ
２４とそのピストンロッド２６およびプランジャ２２の
支持体としての役割を果たす。

【００７２】圧縮室３０は、テーブル１６４によって支
持され、このテーブル１６４は、半球形状突起１６６を
備え、この突起１６６がテーブル１６４のキャビティ１
６８の内部に受けられている。ボルト１７０が基板１５
８の穴１７２とテーブル１６４の孔１７４とを通して上
方に突出し、半球形突起１６６のネジ穴１７６の中に受
けられている。

【００７３】キャビティ１６８の内径は、半球形突起１
６６の半径より少しく大に設定されているから、圧縮室
３０がボルト１７０上にねじ込まれるとき、キャビティ
１６８と半球形突起１６６とが協働して圧縮室３０をテ
ーブル１６４上に定心させる。故に、プランジャ２２が
図１において破線３６で示す延長位置にある時、アパチ
ュア２８は孔１７と整列され、またプランジャ２２がそ
の初期位置まで戻った時にアパチュア２８はピストン５
２と軸方向に整列するようなされている。

【００７４】今図２について述べれば、本装置は、制御
盤１７８から適当な回路網によって制御される。制御盤
１７８は、入力ライン３２と出力ライン３４によってフ
ィードシリンダ２４に接続されている。比例制御弁６８
が入力ライン６８i と出力ライン６８o とによって制御
盤１７８に接続され、これによって油圧シリンダ５０を
制御する。リミットスイッチ４０，４４，８２，８４お
よびモータ９０，１０８が、それぞれ入力ラインおよび
出力ライン４０i と４０o 、４４i と４４o 、８２i と
８２o 、８４i と８４o および９０i と９０o 、１０８
i と１０８o によって、制御盤１７８に接続されてい
る。

【００７５】制御盤１７８に対する入力は、熱電対２
０，４９から、それぞれ入力ライン２０i と４９i から
受けられ、また予熱コイル１８と加熱コイル４８がそれ
ぞれ入力ラインおよび出力ライン１８i と１８O および
４８i と４８0 を通して、この入力に基いて制御され
る。また比例速度エンコーダ１１４からライン１１４i
を通して入力が受けられる。このようにして、本装置の
作動前および／または作動中にすべての作動パラメータ
が設定されまた制御される。

【００７６】本実施例における連続的複合ワイヤの重要
な特徴は、バッテリの酸による腐蝕に対する防蝕用、ま
たは光通信ファイバケーブルの場合には、下記のように
ケーブルの使用される苛酷な環境における防蝕用にあ
る。例えば、原則として鉛球の粒径が小である程、その
防蝕用が大である。大粒径そのものが腐食を生じるので
はなく、腐食が生じた時に粒界が浸食されるが、小粒径
は粒界の浸食の感受性を低下させる。本装置は、少くと
も部分的に小粒径を生じるが故に高防蝕用を有する鉛球
の押出しをもたらす。

【００７７】鉛球が鋳造され次に固化された時の平均粒
径は約６．３５ｍｍである。本装置を使用すれば、鉛球
の平均粒径は電子走査顕微鏡で測定して約６．３５×１
０⁶ｍｍである。下記の実施例によって、さらに詳細に
説明する。

【００７８】実施例 Ｉ 実施例Ｉに使用される装置は、約０．０１３″のアパチ
ュアを有する入口ダイスを具備する。出口ダイスのアパ
チュアは、直径が約０．０２０″であり、入口ダイスの
末端と出口ダイスの入口との間隔は約０．００６″に設
定された。

【００７９】鉛球を振動型フィーダの中に装入し、予熱
用導管の中に振動作用で送り、次に圧縮室中に送入し、
この圧縮室の中で鉛球をさらに加熱して温度を約２３２
℃に安定させる。モータ／制御組立体がファイバを一定
張力で引張って、そのもつれを防止しながら、ファイバ
はダイスを通して毎分約３０．４８ｍの速度で送られ、
同時に鉛が約２，８１２Ｋｇ／ｃｍ² ±２５％の圧力で
押出される。出口ダイスアパチュアの頂点で測定した場
合、鉛温度は約３０７℃であった。

【００８０】この実施例においては、直径約０．５０８
ｍｍの細い連続的、複合導電ワイヤを製造するための心
線ファイバとして、商標“ＫＥＶＬＡＲ ４９”で市販
されているアラミドファイバを使用した。ファイバ心線
の周囲の鉛被覆（鉛層）の厚さは約０．１２７ｍｍであ
った。

【００８１】実施例 II “Ｃガラス”として業界公知の市販の化学ガラスを被覆
するため、同様の操作を使用した。２，８１２〜３，５
１５Ｋｇ／ｃｍ² ±２５％の押出圧において、毎分４６
〜９１ｍの生産速度を用いた。鉛被覆ワイヤのファイバ
心線としてこの“Ｃガラス”が使用した場合、本実施例
で作られた複合ワイヤは、約０．６３５ｍｍの直径を有
し、鉛被覆の厚さは約０．１５２４ｍｍである。

【００８２】実施例 III 直径０．２５４ｍｍの市販のＣガラスを被覆するために
同様の工程を使用し、外径０．３８１ｍｍの複合ワイヤ
を得た。約０．３８１ｍｍのアパチュアを有する出口ダ
イスと共に、直径約０．３０４８ｍｍのアパチュアの入
口ダイスを使用し、ダイス間のスペースは約０．０７６
２ｍｍであった。約２，８１２〜約３，５３５Ｋｇ／ｃ
ｍ² ±２５％の押出圧を使用した。

【００８３】実施例 IV 直径約０．５０８ｍｍの２４ＡＷＧ銅線を鉛で被覆する
ために同様の工程を使用し、直径０．７１１２ｍｍの複
合ワイヤを得た。使用された入口ダイスと出口ダイスの
直径はそれぞれ約０．５３３４ｍｍおよび約０．７１１
２ｍｍであって、ダイス間スペ―スは約０．１０１６ｍ
ｍであった。約２，１０９〜約２，８１２Ｋｇ／ｃｍ²
±２５％の押出圧を使用した。

【００８４】実施例 Ｖ 直径０．２０３２ｍｍのアルミニウムワイヤを鉛で被覆
するために同様の工程を使用し、直径０．３８１ｍｍの
複合ワイヤを得た。使用された入口ダイスと出口ダイス
の直径はそれぞれ約０．２５４ｍｍと約０．３８１ｍｍ
であって、ダイス間スペースは約０．０７６２ｍｍであ
った。約２，８１２〜約３，５１５Ｋｇ／ｃｍ² ±２５
％の押出圧を用いた。

【００８５】実施例 VI オーエンス・コーニング ファイバガラスから入手され
る直径０．３８１ｍｍの１本のモノフィラメント光学フ
ァイバを鉛で被覆するために同様の工程を使用し、直径
０．６３５ｍｍの複合ワイヤを得た。使用された入口ダ
イスと出口ダイスの直径はそれぞれ０．４５７２ｍｍと
約０．６３５ｍｍであり、ダイス間スペースは約０．１
２７ｍｍであった。約２，１０９〜約２，８１２Ｋｇ／
ｃｍ² ±２５％の押出圧を使用した。

【００８６】他の種のファイバを、鉛、亜鉛、ニッケル
などの押出可能な防蝕用金属をも被覆するために同様の
工程を使用することができる。例えば、Ｋｅｂｌｅｒフ
ァイバの他のグレードを使用することができ、またニュ
ーヨーク，グレート・レーキ・カーボン・コーポレーシ
ョンから商標“ＦＯＲＴＡＦＩＬ”で数種のグレードで
製造販売されているカーボン・ファイバ等の材料を使用
することができる。

【００８７】また“Ｅガラス”として知られているヤー
ンなどの他のガラスヤーンを被覆させることができる。
また複合ワイヤの芯材として、銀、金、ニッケルおよび
タンタルなどの高導電性金属も適当である。

【００８８】本装置を用い、約４．２１８Ｋｇ／ｃｍ²
までの押出圧で、約１５２．４ｍ／分もの生産率が得ら
れた。複合ワイヤを製造する速度は、出口ダイスのアパ
チュアにおける金属温度によって制限される。この温度
は、芯材上に被覆される金属とその押出圧とによって変
動する。例えば、前記実施例Ｉに求めた条件の下に、出
口ダイスのアパチュアにおける金属温度は約３０７℃で
ある。この温度は、鉛の融点３２７℃より相当に低く、
従って液状鉛の飛散を防止するが、鉛に対して所要の可
塑性を与えるには十分に高い。亜鉛またはニッケルの場
合、それぞれこの箇所における３８５〜４０４℃または
１０６６〜１１２１℃の温度が必要とされる。

【００８９】一般に、高い生産率においては、高い押圧
圧が必要とされ、従って出口ダイスのアパチュアの温度
が高くなる。前記の実施例Ｉに述べた条件で毎分約１５
２ｍ以上の生産率を得るためには、油圧油または商品名
ＤＯＷＴＨＥＲＭで市販されている合成冷却液あるい
は類似の液体をもってダイスの周囲区域を冷却し、また
ラジエータに達する入力ラインと出力ラインとを冷却す
る必要がある。

【００９０】前記の方法によっては作られたファイバ材
料または高導電性金属からなる心線と鉛被覆層とを有す
る複合ワイヤを通常の織成装置上でスクリムまたはワイ
ヤクロスに織成することができる。

【００９１】このようなスクリムまたはクロスは、電気
化学的電池に使用する他、他の多数の用途を有する。例
えば、イオン化放射線および／または電磁放射線を吸収
するためのブランケットまたはラッピングとして使用
し、或いは防音材として使用することができる。

【００９２】単位面積当りのスクリム重量、従ってイオ
ン化放射線の吸収能は、織成クロスの単位長さ当りの複
合ワイヤの数と直径によって決定され、これより少ない
程度において芯材の選択によって決定される。勿論、複
合ワイヤから織成されたファブリックは完全遮蔽体を成
すものではないが、放射線を大巾に低減させる。所望の
ように低減率を増大するため、その複数層を使用するこ
ともできる。

【００９３】例えば、直径０．３３０２ｍｍのＥガラス
心線を鉛被覆した直径０．５０８ｍｍのワイヤをもって
織成される大型スクリムまたはブランケットは、センチ
メートル当り４ストランドで織成され、ロール状で供給
される。このブランケットをロールから巻戻し、建物の
内壁を仕上げるためのシートロック材に対して接着する
ことにより、この部屋の有効な遮蔽を成し、Ｘ線装置ま
たは放射線治療装置のために安全に使用することができ
る。

【００９４】またこのブランケットを同じ目的から、カ
ーテンとして使用し、たとえばレールから吊下げ、引あ
げることができるようにする。

【００９５】光学ファイバが芯材として使用される場
合、これによって作られた複合ワイヤは、特に光通信ケ
ーブルにおいて使用される。このような数本の複合ワイ
ヤを図２３に示すように、また下記に説明するように、
鉛の外皮をもって被覆する。光通信ケーブルは、多くの
場合、配線溝に沿って敷設され、土中に埋められ、また
は直接に化学腐蝕を受け、あるいは敷設箇所の種々の型
のバクテリヤ産物によって腐蝕されるその他の環境の中
に配置される。このような環境においては、通常の絶縁
保護被覆は劣化するが、鉛またはその他の押出性耐蝕金
属の被覆は劣化されない。

【００９６】複合ワイヤの好ましい用途は、図６に示す
ように、酸性鉛電池の電極のグリッド（格子）として使
用するにある。目の粗いスクリム１８０が適当寸法に切
断され、またグリッドから電流を集電するために純粋
（合金）鉛の支持枠、即ちバックフレーム１８２が備え
られている。特定の用途のためには、鉛線が交差するフ
ァブリック上の点１８４において、ワイヤが相互に溶接
されまたは電気メッキされる。

【００９７】スクリム１８０の縁部において、ワイヤは
１８６で示すように折返えされ、あるいは１８８に示す
ようにフレーム１８２を備える。フレーム１８２はスク
リム１８０の上に鋳造され、また溶接され、または押出
され、電気特性を有しまたは有しない適当な機械強度を
与える材料から成る。

【００９８】また図１４に示すように、ファイバ材また
は高導電性金属の芯材を有する複合ワイヤのスクリム
に、高導電性金属芯材を有する複合ワイヤまたは母線か
ら成るフレームを備えることができる。図を明瞭にする
ため、図６に示された電極グリッドの細部は、図１４
（乃至図１５〜図１８）には図示されていない。

【００９９】図１４は、スクリム１９５とフレーム１９
６とから成るグリッドを示し、フレーム１９６は２本の
端子１９７に終わっている。これらの端子１９７は、電
気的には１体を成す。なぜならば、これらの両方の線は
同一電荷の電流を同一方向に、すなわちバッテリの端子
（図示されず）またはバッテリの他のグリッド（図示さ
れず）に伝達するからである。

【０１００】スクリム１９５を構成する各ワイヤの末端
はフレーム１９６に対してハンダ接合されている。この
フレーム１９６は、好ましい実施態様においては銅の芯
材と鉛被覆とを有する比較的太い複合ワイヤ（すなわち
直径０．７１１２ｍｍ）から成る。この構造は、銅の高
導電性と、バッテリ中の酸が母線またはフレーム１９６
上の鉛被覆のみを“見る”ことから生じる長寿命とを結
合するものである。

【０１０１】バッテリ重量が主要関心事でない場合、ま
たは高電流が必要とされる場合、あるいは充填サイクル
／放電サイクル中のバッテリの正規加熱を最小限にしな
ければならない場合、スクリム１９５も、ファイバ芯材
ではなく高導電性芯材を有する複合ワイヤで構成するこ
とができる。用途に従って、図１５〜図１８に示すよう
な母線とスクリムの数種の構造を使用することができ
る。

【０１０２】直径０．３３０２ｍｍのＣガラスの上に
０．１５２４ｍｍの鉛被覆層を押出すことによって作ら
れた複合ワイヤをこのようなスクリム状に織成した場
合、図６の交差点１８４−１８４間の距離が約５．０８
ｍｍとなるように織成した。

【０１０３】当業者には明らかなように、若干の用途に
おいては、約２５．４ｍｍもの大間隔または約２．５４
ｍｍもの小間隔が望ましく、また若干の用途についてグ
リッド強度と導電性を最適化するため、相異なる直径の
鉛被覆ワイヤをスクリム状に織成することができる。例
えば負のグリッドは正のグリッドと異なる作動要件を有
し、相異なるスクリム間隔および鉛被厚さを必要とする
場合がある。

【０１０４】図６に示すグリッドは、バッテリの正グリ
ッドにも負グリッドにも使用することができるようなさ
れている。正グリッドとして使用される時、スクリム１
８０は厚い活性物質層によって被覆されなければならな
い。スクリム１８０のゆるい織成の故に、この正電極の
製造中に活性物質ペースト１９０がスクリム１８０のス
ペース１９２の中に押込まれる。ペースト１９０が硬化
された時、スクリム１８０の格子構造がグリッド上に活
性物質を保持するための骨材として役立ち、その結果、
耐久性と導電性にすぐれた軽量の電極が得られる。

【０１０５】また下記に述べるテストから、バッテリを
変更し、類似の変更されないバッテリより性能を高める
ことができる。従ってこのようなグリッドから成るバッ
テリの性能特性を保持しながら各グリッドに施用される
活性物質の量を減少させることができ、スペースと重量
とを節約することができる。

【０１０６】通常の正電極に比較して重量を低下させな
がら正電極の活性物質の耐久性を大と成すため、厚さ約
０．０７６２ｍｍの鉛被覆を有する直径約０．３８１ｍ
ｍの鉛被覆複合ワイヤを小片状に切断し（長さ約２．５
４〜１２．７ｍｍ）、これを活性物質ペーストの中に均
一に混合することができる。

【０１０７】図６に図示のように，鉛被覆複合ワイヤの
これらの小片１９４は、活性物質ペースト１９０の全体
に分散され、次にこのペースト１９０をスクリム１８０
に使用する。スクリム１８０の鉛被覆複合ワイヤの高い
引張り強さが、コンクリート成形物に鉄筋が強度を与え
るのと同様に、活性物質を保持するのに役立ち、また短
い複合ワイヤ小片１９４の純粋な鉛被覆が活性物質１９
０を通して多数の軽量の超導電路を成す。このようにし
て構成された電極は、活性物質の重量、その半導体特性
および活性物質の剥落を防止するための内部支持体によ
る活性物質の厚さの制限を克服するものである。

【０１０８】負電極グリッドより活性物質層は十分に強
力であり、また前記鉛被覆ワイヤ小片を必要としない程
度に導電性であるけれども、この場合でも、複合ワイヤ
は負極において有効に使用することができる。この場
合、鉛被覆複合ワイヤを負電極のグリッド要素としてス
クリム状に織成することができる。複合ワイヤの高い引
張り応力とせん断応力およびその軽量の故に、このよう
なグリッドはグリッドの耐久性の顕著な改良と、グリッ
ド重量の大巾な減少とをもたらす。

【０１０９】上記のようにして構成された複数の正電極
／負電極対を、他の点では通常型のバッテリケースの中
に組込んで、高容量、長寿命および高比エネルギーのバ
ッテリをうることができる。

【０１１０】鉛被覆複合ワイヤは、いわゆる“バイプレ
ート”バッテリにおいて使用するのに特に適している。
この種のバッテリは、その発生する高電圧（電池当り
２．２Ｖのオーダ、バッテリ当り４０〜１５０ＶＤ
Ｃ）、低電流およびその小サイズを特徴とし、通常バッ
テリ程度に小型にすることができる。

【０１１１】特に重要なことは、バイプレートバッテリ
の各電池がエネルギーを電池の“壁ごし”に次の電池の
中に位置することにある。これによって単一電池中の正
極と負極を並列に結ぶ重い鉛の母線を除去することがで
きる。さらに、バッテリ出力の電流が低く電圧が高いの
で、バッテリの各端に小さい鉛端子を使用することがで
き、これがさらに重量節約をもたらす。

【０１１２】電池間の電気接続を保持しながら各電池の
電解質を分離するように一連の電池を配置したバイプレ
ート電池を製造することができる。このような電解質分
離は、ポリエチレン、ポリプロピレンまた類似材料から
成るプレート１９８（図７〜図１０参照）によって実施
される。

【０１１３】このプレート１９８の横縁２００は、バッ
テリケース２０４の壁体２０２の中に埋め込まれて電池
２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃ，２０６Ｄを密封してい
る。プレート１９８の上縁２０８は、バッテリケース２
０４の上板２１０の中に埋め込まれて、電池２０６Ａ，
２０６Ｂ，２０６Ｃおよび２０６Ｄを完全に密封してい
る。

【０１１４】電池間の導電性は、鉛被覆ワイヤによって
与えられる。この鉛被覆ワイヤは、プレート１９８をバ
ッテリケース２０４の壁体２０２と上板２１０の中に埋
め込む前に、スクリム２１２状に織成されプレート１９
８の上縁に沿って巻付けられる。スクリム２１２は、好
ましい形状として、図７および図１０に示すように、プ
レート１９８に対して使用され、或いは図８に示すよう
な他の形で使用することができる。

【０１１５】図７および図１０に示す実施態様において
は、電流は矢印２１４の方向に（即ちプレート１９８の
上縁２０８を超えて）電池２０６Ｄから２０６Ｃへ流
れ、次に電池２０６Ｂから電池２０６Ａに流れる。図８
に示す他の実施態様おいては、電流は矢印２１６の方向
に（即ちプレート１９８の横縁２００に沿って）１つの
電池から次の電池に流れる。

【０１１６】いずれの実施態様においても、バッテリケ
ース２０４の壁体２０２と上板２１０に対してプレート
１９８の横縁２００と上縁２０８を密封するため、これ
らの縁において強いプレスバメ、または密封剤またはそ
の組合わせを使用する必要がある。

【０１１７】図７と図１０に図示の実施態様を使用する
場合、矢印２１４の方向にプレート１９８の上縁２０８
を超えるコンダクタンスを容易にするため、スクリム２
１２の中の垂直ワイヤの数を増大する。また図８の実施
態様が使用される場合、矢印２１６の方向にプレート１
９８の横縁２００を超えるコンダクタンスを容易にする
ため、スクリム２１２の中の水平ワイヤの数を増大す
る。

【０１１８】公知のように、スクリム２１２を具備した
プレート１９８は、活性物質ペーストを備えている（図
の明瞭のために図示せず）。各プレート１９８の正極側
は正極ペーストを備え、負極側は負極ペーストを備え、
またこのペーストはプレート１９８の横縁２００または
上縁２０８を超えて連続していない。スクリム２１２Ａ
は正極ペースト層を備え、スクリム２１２Ｂは負極ペー
スト層を備えている。活性物質層の厚さとバッテリの使
用目的とに応じて、図７および図１０におけるスクリム
２１２の水平ワイヤの数を減少させ、または水平ワイヤ
を省略することもできる。

【０１１９】図８に示す実施態様の場合には、スクリム
２１２の中の垂直ワイヤの数を減少させ、または省略す
ることもできる。この場合、スクリム２１２は、特定用
途にとって必要とされる耐久度を生じるのに十分な数の
電流方向に対して直角のワイヤを備えるにすぎない。

【０１２０】各電池２０６Ａ，２０６Ｂ，２０６Ｃおよ
び２０６Ｄは電解液即ち電解質（図示されず）によって
満たされ、この電解質は液状またはゲル状とすることが
できる。またこれらの電池は、Ｃガラスから成るセパレ
ータ２１８と、電解質を保持するための“スポンジ”と
して作用する完全酸化パッドとを備えている。

【０１２１】セパレータ２１８は、実際にスクリム２１
２上の活性物質と接触する程度に厚く、活性物質をこの
セパレータとプレート１９８との間に挟持することによ
って活性物質を固定する機能を果たす。スクリム２１２
Ａと２１２Ｄの場合、セパレータ２１８は、活性物質を
それぞれのセパレータとバッテリケース２０４の端壁と
の間に固定するのに役立つ。

【０１２２】バッテリケース２０４の負極端と正極端に
おける電池２０６Ｄと２０６Ａは、それぞれスクリム２
１２Ｂと２１２Ａとを備える。これらのスクリム２１２
Ｂと２１２Ａは、その上端においてそれぞれバスバー即
ち母線２２０と２２２に終わり、これらの母線はガラ
ス、ポリプロピレンまたはその他のプラスチックまたは
ポリプロピレン中ガラス材の中に密封されている。

【０１２３】これらの母線２２０と２２２は鉛から成
り、好ましくは銅から成り、スクリム２１２Ｂと２１２
Ａはそれぞれの母線２２０と２２２に対してハンダ付け
または溶接されている。母線２２０と２２２はそれぞれ
端子２２４と２２６を備えている。バッテリケース２０
４の上板２１０はカバー２２８を備え、またこのカバー
２２８は、通常の通気孔（図示されず）を備えることが
できる。

【０１２４】図１３について述べれば、図９と図１０の
バイプレートバッテリの他の実施態様が示されている。
この図において、各部分は可能な限り、図９および図１
０において用いたのと同一番号で示されている。

【０１２５】プレート２０８′は、バッテリケース２０
４′の壁体２０２′の中に埋め込まれて、電池２０６
Ａ′，２０６Ｂ′，２０６Ｃ′および２０６Ｄ′を密封
している。各プレート２０８′の上縁がバッテリケ―ス
２０４′の上板２１０′の中に埋め込まれて、電池２０
６Ａ′，２０６Ｂ′，２０６Ｃ′および２０６Ｄ′を完
全に密封している。

【０１２６】スクリム２１２′は、図７と図８に図示の
ように、プレート１９８′に対して使用されるが、スク
リム２１２′のワイヤはプレート１９８′の横縁２０
０′または上縁２０８′の回りに連続的ではない。電池
間の導電性はコネクタ２０７′によって与えられ、この
コネクタ２０７′は、銅またはアルミニウムによって構
成され、これに対してスクリム２１２′が接続されてい
る。高電流出力を必要としない用途の場合に、追加重量
を節約するため、コネクタ２０７′を除去し、スクリム
２１２′は、ワイヤを単にねじって相互にハンダ付け
し、または電気メッキすることができる。

【０１２７】図１３に示す実施態様の場合、コネクタ２
０７′は、各電池２０６Ａ′，２０６Ｂ′，２０６Ｃ′
および２０６Ｄ′の中に含まれる電解質（図示されず）
による化学腐蝕から隔離されているので、コネクタ２０
７′を、高導電性金属芯材と酸性電解質の腐食に抵抗す
る鉛被覆とを有する複合ワイヤで構成する必要はない。
コネクタ２０７′は、上板２１０′によって電解質から
隔離され、上板２１０′を構成する材料の中に埋め込ま
れ、または図１３に図示のように、シリコーン・ゴム・
インサート２０９′などの他の材料の中に埋め込むこと
ができる。上板２１０′とインサート２０９′は、共に
図９と図１０について述べたような各種の他の材料によ
って構成することができる。

【０１２８】各電池２０６Ａ′，２０６Ｂ′，２０６
Ｃ′および２０６Ｄ′に電解質を満たし、この電解質は
液状またはゲルとすることができる（スターブド固定化
電解質またはリコンビナント電解質としても知られ
る）。ゲル電解質が使用される時、図１３のように構成
されたバッテリは、その電解質が電池から漏出しないの
で、バッテリが振動されまたは逆転される用途について
も好適である。各電池２０６Ａ′，２０６Ｂ′，２０６
Ｃ′および２０６Ｄ′はそれぞれセパレータ２１８′を
備え、このセパレータ２１８′は、各プレート１９８′
の両側面のスクリム２１２′と、バッテリケース２０
４′の両端のスクリム２１２Ａ′と２１２Ｂ′とに使用
された活性物質ペースト（図示されず）に接触してい
る。

【０１２９】スクリム２１２Ａ′と２１２Ｂ′の上端
は、夫々インサート２０９′の中に密封された母線２２
０′および２２２′に終わっている。これらの母線２２
０′と２２２′は鉛から成り、あるいは好ましくは銅で
構成することができ、またスクリム２１２Ｂ′と２１２
Ａ′はそれぞれの母線２２０′と２２２′に対してハン
ダ付けまたは溶接されている。

【０１３０】また各母線２２０′と２２２′は、それぞ
れ端子２２４′と２２６′とを備えている。バッテリケ
ース２０４′の上端は、カバー２２８′を備え、このカ
バー２２８′は、ゲル電解質が使用される場合には密封
され、或いは通常の通気孔（図示されず）を備えること
ができる。

【０１３１】而して、１８ＡＷＧ（直径１．０１６ｍ
ｍ）の銅母線に０．１２７ｍｍの鉛層を被覆して直径
１．２７ｍｍの複合母線を作り、市販のヘビーデューテ
ィ、ゴルフカートサイズ、６ボルト デュープサイクル
バッテリの内部鉛ストラップおよびコネクタの代わり
にこの複合ワイヤを使用した。全重量１．１５７Ｋｇの
内部鉛ストラップおよびコネクタの代わりに、同等電流
量を有する０．１３９５Ｋｇの複合母線を使用すれば、
コネクタ重量の約８８％の節約となる。このようにして
得られたバッテリは、従来バッテリの性能に対してあら
ゆる点で少なくとも同等の性能特性を有する。さらに、
このようにして構成された母線は通常のストラップとコ
ネクタよりも直径が小さく、同等容量を有する、よりコ
ンパクトなバッテリが可能となる。

【０１３２】他のヘビーデューティ、ゴルフカートサイ
ズの６ボルト ディープサイクルバッテリのグリッドの
代わりに、図１４に示す構造のグリッドを使用した。直
径０．３０５ｍｍのＣガラス芯材の上に厚さ０．１０２
ｍｍの鉛層を被覆して成る直径０．５０８ｍｍの複合ワ
イヤからスクリムを織成した。母線クレームは、直径
１．２７ｍｍで０．１２７ｍｍ厚さの鉛層を有する鉛／
銅（１８ＡＷＧ）複合ワイヤであった。置き換えられた
６９のグリッドの全重量は，活性物質ペーストを除いて
７．３５Ｋｇであり、これらの従来グリッドに代わった
本グリッドの全重量は、活性ペースト物質を除いて１．
８４ＡＫｇであって、約７５％のグリッド重量節約を生
じた。

【０１３３】この変更されたバッテリは、従来バッテリ
と少なくとも同程度の性能を有し、若干の性能特性にお
いては従来バッテリの能力を超えていた。例えば変更バ
ッテリは、同一放電電流において、非変更バッテリより
約２５％大なるアンペア時を生じる。バッテリの総重量
は２９．２５Ｋｇから２２．０５Ｋｇに低下し、重量節
約は約２５％であった。他のテストにおいて、同様に変
更された１２ボルトの鉛酸性航空機用バッテリは、同等
の放電率において、約３０％の重量減少（それぞれ１
１．２５Ｋｇから約７．６５Ｋｇのウェットウェイトに
低下）と、より高い全体放電容量とを示している。

【０１３４】このように、複合被覆ワイヤを電極グリッ
ドとして使用するためにスクリム状に織成することがで
きる。０．２０３ｍｍの銅ワイヤ芯材を有する直径０．
３８１ｍｍの鉛被覆ワイヤは、ガラス芯材を有する直径
０．３８１ｍｍの鉛被覆ワイヤよりも約５．５倍の導電
性を有する。アルミニウムワイヤも芯材として使用する
ことができ、またこの目的から、銀、金、ニッケルおよ
びタンタルなどの他の高導電性金属を使用することがで
きる。

【０１３５】各芯材金属はそれぞれ利点と欠点を有す
る。例えば鉛−銅は結合に優れているが、アルミニウム
−鉛は結合に比較的劣る。しかしアルミニウム芯材複合
ワイヤは、銅芯材複合ワイヤよりもはるかに軽量であ
り、このことは、軽量が耐久性より重要な用途について
は、アルミニウム芯材複合ワイヤが好ましい構造である
ことを示している。銅芯材の複合ワイヤは、同等の電流
量で直径が小さく、薄いグリッドを製造することができ
るので、よりコンパクトなバッテリが可能となる。銀と
金はすぐれた導体であるが、その価格が非常に高いので
特殊用途に制限される。

【０１３６】特に重要なことは、ファイバ芯材または高
度に導電性金属の芯材を有する鉛被覆ワイヤから織成さ
れたスクリムは、固いラセン電池状に巻取ることができ
ることであり、これは“ＡＡ”サイズの小型の高電流、
再充電可能の鉛−酸バッテリを可能とする。これは打抜
型、ダイカット型またはエキスパンデッド型鉛グリッド
については不可能である。

【０１３７】数個の“ＡＡ”サイズのバッテリを製造
し、１０アンペアの放電電流でテストした。これらのグ
リッドを図１７に示す。このグリッドは、直径０．３０
５ｍｍのＣガラス芯材と０．１２０ｍｍの厚さの鉛被覆
（鉛層）とから成る直径０．５０８ｍｍの複合ワイヤか
ら織成されたスクリム２３０から成る。

【０１３８】このグリッドから電流を引出す複合母線２
３２は、直径０．５０８ｍｍの２４ＡＷＧ銅母線芯材の
上に厚さ０．１０２ｍｍの鉛被覆を押出し成形した直径
０．７１１ｍｍの複合ワイヤである。この複合母線２３
２は、グリッド２３０を構成する複合ワイヤの末端２３
４に沿って該グリッド２３０にハンダ付けされている。
母線２３２は低電流用途のためには除去され、またそれ
ぞれのバッテリ用途について図１４〜図１８に示すグリ
ッドのいずれかの形状が使用される。

【０１３９】図１９について述べれば、図１７に示す構
造の１対のグリッド２３６を固いラセン状に巻き、その
間にセパレータ２３８を介在させた状態が示されてい
る。このような電池の他の構造を図２０に示す。

【０１４０】図２１は、グリッド２３６とセパレータ２
３８をケーシング２４０の中に組込むために図１９に示
すラセン構造に巻取る前の状態を示す。ケーシング２４
０はキャップ２４２によって密封され、またこれらのケ
ーシング部材２４０，２４２はコネクタ２４４を備えて
いる。活性物質ペーストと電解質は、図面を明瞭にする
ため図１９、図２０および図２１には図示されていな
い。好ましい実施態様においては、バッテリ充電中にガ
スの放出を防止するため、電解質はスターブド固定化電
解質またはリコンビナント・ゲル電解質（懸濁電解質と
しても知られる）である。コネクタは通常母線構造であ
るが、好ましくは前述のように銅またはアルミニウムの
芯材を有する複合ワイヤから成る。

【０１４１】図１９〜図２２に示した別個のコネクタ２
４４を使用する代りに、グリッド２３６の煙突部分２４
５を捩じってキャップ２４２を通しコネクタとして使用
することができる。コネクタ２４４の省略はある程度重
量を節約するが、捩じられた煙突部分の導電能力は、高
導電性金属の芯材を有する複合ワイヤ母線の導電率以下
である。従ってこのような構造は、バッテリの電力発生
能力よりは低重量が主要関心事である用途について好ま
しい。

【０１４２】それぞれ約２．２ボルトを発生することの
できる図１９と図２１に示す４個の電池を図２２に示し
た通常の９ボルトバッテリのバッテリケースの中に組込
んだ。バッテリケース２４６はその内部構造を示すため
に鎖線で示され、このバッテリは４個の電池２４８をコ
ネクタ２４４によって直列に結線して成る。コネクタ２
４４は通常の正極２５０と負極２５２とで終わってい
る。

【０１４３】“Ｄ”サイズより小サイズの、通常の９ボ
ルトサイズのバッテリも、図９と図１０に示すバイプレ
ート構造の電池で構成することができる。各バッテリケ
ース２４６は複数の電池を含み、これらの電池は、図７
に図示のプレート１９８の上縁２０８に掛回されたスク
リム２１２と同様のスクリムを図９および図１０と同様
に具備している。また図９および図１０の母線２２０，
２２２と端子２２４，２２６と同様の母線および端子が
使用される。

【０１４４】図２３は複合ケーブル２５４を示すもの
で、この複合ケーブル２５４は、複合ワイヤ２５６と鉛
の外皮２５８とから成る。ワイヤ２５６は前述のように
鉛被覆２６２を備えた芯材２６０から成る。芯材２６０
は、前述のＥガラス、Ｃガラス、カーボンまたはアラミ
ド・ファイバなどのファイバ材として、あるいはアルミ
ニウムまたは銅などの高導電性金属とすることができ
る。好ましい実施態様においては、Ｃガラス芯材を有す
る直径０．５０８ｍｍの１０本の複合ワイヤ２５６を厚
さ約０．２５４ｍｍの鉛をもって被覆した。この複合ケ
ーブル２５４を高電流のスローブローフューズ材料とし
て使用することができる。

【０１４５】ケーブル２５４の張力を増大するため、外
皮２５８を使用する前に複合ワイヤ２５６をねじり、折
曲げ、または編組することができる。複数の複合ワイヤ
２５６を通過させてこれらのワイヤ２５６に所望厚さの
外皮２５８を被覆するに十分な大直径のアパチュアを有
するダイス組立体を用いて、図１と図２の装置の中にこ
れらのワイヤ２５６を走らせることによって外皮２５８
を形成する。

【０１４６】例えば、前記の好ましい複合ケーブルを製
造するため、直径２．３６ｍｍのアパチュアを有する入
口ダイスを、直径２．８７ｍｍのアパチュアの出口ダイ
スと共に使用し、これらのダイスは相互に約０．２５４
ｍｍ離間されていた。約２，１０９〜２，８１２Ｋｇ／
ｃｍ² ±２５％の押出圧を使用し、ダイキャリヤ中の温
度は約１２１〜１４９℃に保持された。ケーブル２５６
は、少ければ６本、多ければ１２本の鉛被覆ファイバ
（複合ワイヤ２５６）をもって構成される。

【０１４７】ここに、複合ケーブルは、特定の用途に合
わせることができる。例えば、ケーブルの性能特性は、
鉛被覆ファイバに使用される鉛の質量と、芯材ファイバ
の型とに応じて変動する。例えば、複数の鉛被覆ワイヤ
に使用される鉛の外皮の質量を増大すれば、これより少
量の鉛を使用したケーブルほど急速には破壊しないケー
ブルが得られる。また、Ｅガラスまたは合成ファイバな
どの心線材料を使用して得られるケーブル強度の増大に
より、生産速度の増大と、扱い易いフューズ材料の製造
が可能となる。

【０１４８】本考案は前記の説明のみに限定されるもの
でなく、その主旨の範囲内において任意に変更実施でき
ることは勿論である。

【０１４９】

【考案の効果】本考案は上記のような構成であるので、
引張強度の大きい繊維状の材料、光学ガラス繊維または
電気伝導性の良い金属を芯材となし、この芯材に押出し
加工可能の防蝕用金属、例えば鉛、亜鉛またはニッケル
で被覆して、例えば電極用のグリッドを構成する複合線
材を形成し、これによってこの種のグリッドの重量の低
下及び強度の強化、更には屈曲性の良さを確保すること
ができる。しかも、上記複合線材を複数本使用して複合
ケーブルを構成することによって、この複合ケーブルの
軽量化、強度の強化及び屈曲性の確保を図ることができ
るといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の複合線材の製造に使用される装置の一
部破断正面図。

【図２】図１の装置の制御装置の系統図。

【図３】図１の装置のダイスを含む部分の断面図。

【図４】図１及び図３の装置の分解斜視図。

【図５】ピストンの拡大断面図。

【図６】本考案に基く陽極の一部切断の立面斜視図。

【図７】二極板型電池に使用する電極の立面斜視図。

【図８】図７の電極とは形状が異る他の電極の立面斜視
図。

【図９】二極板型電池の図１０の線９−９に沿う断面
図。

【図１０】二極板型電池の図９の線１０−１０に沿う縦
断面図。

【図１１】図３に示したダイス部分とは形状の異るダイ
ス部分の断面図。

【図１２】図１１のダイス部分の分解斜視図、

【図１３】図１０の二極板型電池の他の構造の縦断面
図。

【図１４】本考案に基く電極用グリッドの正面図。

【図１５】電極用グリッドの他の形状の正面図。

【図１６】電極用グリッドの他の形状の正面図。

【図１７】電極用グリッドの他の形状の正面図。

【図１８】電極用グリッドの他の形状の正面図。

【図１９】陽極と陰極が対になりセパレータで仕切られ
た鉛電池用渦巻形電極の平面図。

【図２０】図１９の対になった陽極及び陰極の巻き方の
異る平面図。

【図２１】図１９に示す電極より成るセルの分解斜視
図。

【図２２】図２１のセルを４箇組み合わせて成る充電式
９ボルト電池の内部を示す斜視図。

【図２３】複合線材より成るケーブルの一方の端部を切
り開き他方の端部を切断した状態の斜視図。

【符号の説明】

１０ 鉛球 １２ フィーダ ２２ プランジャ ３０ 圧縮室 ５２ ピストン ５６ スペース ５８，６０ ダイス ６２ ダイホルダ ８６ 芯材 １００ 複合ワイヤ １２０ ダイセパレータ １８０，１９５，２１２，２３０ スクリム １８２ バックフレーム １９６ フレーム ２０２ ケース壁 ２０４ バッテリケース ２２０，２２２ 母線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 チャールズ、エル、マシューズ アメリカ合衆国テキサス州、オースチ ン、ピー、オー、ボックス、6290 (56)参考文献 特開 昭54−16359（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】繊維状材料からなる芯材と、前記芯材にほ
   ぼ均一の厚さで被覆され、接合された押出し成形可能な
   防蝕用金属の被覆と、を備えた電気導電性の複合線材で
   あって、前記複合線材は約０．７ｍｍよりも小さな直径
   を有することを特徴とする電気導電性の複合線材。
2. 【請求項２】押出し成形された被覆の微細粒の大きさ
   が、ほぼ０．２５×１０^−６インチ（０．６３５×１０
   ^−６ｃｍ）であることを特徴とする請求項１記載の複合
   線材。
3. 【請求項３】前記被覆は、この被覆全てに実質的に均一
   な微細粒組織を有することを特徴とする請求項１記載の
   複合線材。
4. 【請求項４】前記被覆は、硫酸による腐食をほぼ完全に
   防止するための十分に小さい微細粒組織を有することを
   特徴とする請求項３記載の複合線材。
5. 【請求項５】前記金属は、鉛であることを特徴とする請
   求項４記載の複合線材。