JP3666233B2 - 密閉形蓄電池とその組み合わせによる集合電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は密閉形蓄電池に関するものであり、特に多数の電池を組み合わせ集合して高電圧で大容量の電源として使用するのに適した電池を提供する技術に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電話交換機やコンピュータ等に用いるバックアップ電源、または非常照明用の電源等は高電圧でかつ大容量を要する。そこでこの種の電源用途には、メンテナンスの簡素化を考慮して、充電中に発生する酸素ガスを負極で吸収する形式の所謂酸素サイクルを利用した密閉形鉛蓄電池が多く用いられている。
【０００３】
そして高電圧で大容量の電池電源とするために、多数の電池を直並列に接続して集合電池とすることになる。ところが、大容量を得るために集合電池を構成する各電池の極板枚数を多くすると各電池から発生する発熱量が大きくなるため、これらの電池を集合した場合に、その集合電池の外側の電池と内側の電池とでは温度差ができる。すなわち集合電池を構成している外側の電池は使用環境温度に近い温度になるが、集合電池を構成している電池のなかで内側の電池は常に外側の電池よりも高い温度になっている。従って集合電池が長期間使用されていると、その使用期間につれて、集合電池の外側に位置する電池と、内側に位置する電池とでは、熱の影響による相違から電池特性に差がでる結果となる。
【０００４】
この熱影響の差をなくすために、発熱した熱の放散をよくする手段として、電池電槽の外壁面にリブを設け、隣接する電池の電槽との間に、リブによって空隙ができるようにした技術が知られている。例えば実開平６−５４１９２号公報においては、集合電池の使用中に発生する熱を放散させる手段として図６に示すような開示がある。すなわち図６において、集合電池２０を構成している単電池２１ａの電槽外壁面２２ａに垂直にリブ２３ａを形成し、上記単電池２１ａに隣接する単電池２１ｂの電槽外壁面２２ｂには垂直にリブ２３ｂを形成している。そして図６（ｂ）に示すように、単電池２１ａと単電池２１ｂをそれぞれのリブ２３ａとリブ２３ｂを垂直状態で接触させて組み合わせ集合電池２０とし、リブ２３ａとリブ２３ｂとによって間隙２４を設けることにより、集合電池２０の内部で発生する熱は垂直になっている間隙２４より上部に放散されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記する構成の集合電池では、その集合電池を横に倒して使用する場合、すなわち電槽外壁面２２ａならびに電槽外壁面２２ｂを横倒しして設置面に対して平行にした場合は、リブ２３ａならびにリブ２３ｂは水平に、リブ２３ａとリブ２３ｂとによって形成される間隙２４も設置面に対して平行になり、熱の放散効果はない。つまり単電池２１ａならびに単電池２１ｂを横倒しにして集合電池を構成した場合には、集合電池２０内に発生する熱を対流によって上部に放散することができない。
【０００６】
そこで、本発明は単電池を垂直に立てるようにして組み合わせても、また横倒しにして組み合わせても集合電池内に発生する熱は対流によって上部に放散させるようにすることを課題としたものである。
【０００７】
【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、本発明の請求項１に係る発明は、正極板、負極板、セパレータならびに電解液を電槽に内蔵し、蓋により密閉した密閉形蓄電池において、電槽の外壁面にこの外壁面より高さが部分によって異なる異高リブを多数列垂直方向に形成し、異高リブの低部分は高さを有し、異高リブの高部分を含む電池横幅長さが、各々の高部分で同一となるよう、高部分が形成され、異高リブ間に形成される凹部幅よりも大きく形成したことを特徴とするものである。また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の密閉形蓄電池において、同一形状の異高リブの複数列によって形成される異高リブ群を電槽の外壁に形成し、異高リブ群の幅は、異高リブ群間の距離より大きく形成したことを特徴とする密閉形蓄電池を示すものである。また、本発明の請求項３に係る発明は、請求項２の密閉形蓄電池において、極板の作用面に平行で、極板面に対向する電槽の極板面対向壁に異高リブ群を形成し、極板の側縁に対向する電槽の極板側縁対向壁には電槽の外壁面よりの高さが均一な等高リブを多数列垂直方向に形成したことを特徴とする密閉形蓄電池を示すものである。そして、本発明の請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載した密閉形蓄電池を横に倒して、異高リブが形成された外壁面を側面部とし、その側面部同士を隣接して複数個の密閉形蓄電池を組み合わせ、それぞれの密閉形蓄電池の異高リブの高部分を接触させ、低部分には間隙部を設け、前記間隙部は上下方向に直線状に構成するようにした集合電池を示すものである。
【０００８】
従って前記密閉形蓄電池の蓋を上にした状態で、複数の密閉形蓄電池をその側壁を隣接させ組み合わせて集合電池にした場合には、電槽外壁面に垂直に形成した異高リブによって相互に隣接する密閉形蓄電池間に垂直方向の間隙が構成されるため、熱気はその間隙を通じて上部に対流によって放散することができる。そして密閉形蓄電池を横に倒した状態で、複数の密閉形蓄電池をその側壁を隣接させ組み合わせて集合電池にした場合、すなわち蓋を密閉形蓄電池の側面にして組み合わせた場合には、電槽外壁面に形成した異高リブも横方向になるけれども、その異高リブが電槽外壁面に対して部分によって高さが異っているため、高さが高い部分同士が密接し高さが低い部分同士は相互の間に間隙ができるため、その間隙は集合電池の上下方向に一列に縦直線状になるため、集合電池内で発生する熱により温まった空気は、前記縦方向の間隙を通過して上方に対流して放散することができる。
【０００９】
すなわち、密閉形蓄電池の電槽外壁面に部分的に高さが異る異高リブを多数列垂直に形成することにより、密閉形蓄電池を垂直に立てて電槽外壁面を隣接して組み合わせても、また密閉形蓄電池を横倒しにして異高リブを形成した電槽外壁面を隣接して組み合わせも、隣接する密閉形蓄電池間には縦方向の間隙ができることになり、熱気の上方への対流による放散が可能となるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図１ないし図５を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施の形態における密閉形鉛蓄電池の要部正面図であり、電槽１内の極板２の作用面に平行する電槽１の両極板面対向壁３ａ，３ｂには、部分的に高さが異る異高リブ４を垂直に設け、極板側縁対向壁５ａ，５ｂには、各部の高さが均一な等高リブ６を垂直に設ける。電槽１の上部の周囲には、蓋７と溶着一体化する際に蓋７を受ける縁部８を設ける。蓋７には正極端子９，負極端子１０と、密閉形鉛蓄電池内の圧力が増加した際に大気中に電池内のガスを放出する安全弁１１を備える。具体的には公称電圧２Ｖ、公称容量が１２００Ａｈ、重量が約９０ｋｇの密閉形鉛蓄電池とする。そして蓋７を含めた総高さは５８０ｍｍ、横幅長さは異高リブ４を含め２８０ｍｍ、幅は１８０ｍｍとする。
【００１２】
図２は、極板２の作用面に平行する電槽１の極板面対向壁３ａ中の図１のＡで示す部分の拡大正面図であり、図３は、図２におけるＸＹ線要部断面図である。ここで極板面対向壁３ａ，３ｂに配設した上下方向において高さの異る異高リブ４の高さは、低部分４ａで電槽１が蓋７と溶着された際に図４に示す蓋７の横幅１２とほぼ同じにし、異高リブ４中の高部分４ｂは電槽１の横方向に張り出して密閉形鉛蓄電池の横幅１２を規定する。電槽１の側面の外壁の厚みは４ｍｍであり、異高リブ４の形状は、リブ高さは電槽１の外壁面より低部分４ａが２ｍｍで上下方向の長さは２０ｍｍ、高部分４ｂは高さ５ｍｍで長さが２０ｍｍとする。また低部分４ａと高部分４ｂとの間の中間部分４ｃは長さ約１０ｍｍで、低部分４ａと高部分４ｂとを結んでいる。そしてそれぞれの部分との移行部分４ｄにはｒ部を持たせてある。なお、低部分４ａと高部分４ｂとの間は、曲線にて結ばれて波形状にしてもよく、また段状にしてもよい。また、異高リブ４の低部分４ａは電槽１の外壁面として高さを持たないようにしてもよいが、外壁面には極板群の圧力が２０ｋｇ／ｄｍ² 加わるため、この部分の面積が非常に大きいこともあって、２ｍｍの高さを有していることにより、極板群の膨張に対する変形を防止する強度を保つため効果的である。すなわち異高リブ４の低部分４ａも高さがあった方が強度的によい。
【００１３】
また、異高リブ４は同じ形状を複数本存在させることにより異高リブ群１３を形成する。この際、異高リブ４の幅Ｗは隣接する異高リブ４との間で形成する凹部幅Ｂより広くしてある。さらに、これらの異高リブ群１３は同じ側面に複数存在させ、この異高リブ群１３の幅Ｃは同じ側面に位置する他の異高リブ群１３との間の距離Ｄよりも広くなるように配置されている。実質的には、異高リブ４の幅は３．５ｍｍで、隣接する異高リブ４との間での極板面対向壁３ａ，３ｂにある凹部幅Ｂは２ｍｍにすることで異高リブ４の幅Ｗが各異高リブ４間に形成する凹部幅Ｂよりも広くしている。さらに、異高リブ４を５本で異高リブ群１３を構成しており、これらの異高リブ群１３を電槽１の極板面対向壁３ａ，３ｂにそれぞれ５箇所設ける。異高リブ群１３間の距離Ｄを約８ｍｍにすることで、異高リブ群１３の幅Ｃを広く持たせている。
【００１４】
一方、図４は極板側縁対向壁５ａ、すなわち電池の奥行長さ方向を示している。そしてこの表面には電槽１の上下方向に複数の高さの均一な等高リブ６を配置させる。この等高リブ６は、電槽１の上部に存在する蓋７と溶着一体化する際に蓋７を受ける縁部８の高さとほぼ同じにして、密閉形鉛蓄電池の奥行き寸法を規定している。すなわち、等高リブ６は高さが４ｍｍ、幅は３．５ｍｍ、隣接する等高リブ６との間隔は２ｍｍである。電槽１の左右には高さが変化する異高リブ４を存在させることにより、密閉形鉛蓄電池の奥行きを決定している。図４ではこれらの等高リブ６を５本まとめ、極板２の極板側縁対向壁５ａ，５ｂに等高リブ群１４を５個所配設しているが、特に等高リブ群１４を形成しないで全体的に均一に配置してもよい。
【００１５】
これらの密閉形鉛蓄電池を、高さが変化する異高リブ４が左右に位置するよう、すなわち極板２の縁部に対向する極板側縁対向壁５ａ，５ｂに存在する高さの均一な等高リブ６が上下面になるように横倒し状態にして、隣接する密閉形鉛蓄電池の異高リブ４の高部分４ｂで相互に接するようにそれぞれの密閉形鉛蓄電池を設置することで、それぞれの密閉形鉛蓄電池間には異高リブ４の低部分４ａの間に間隙部１５が形成される。この隣接する密閉形鉛蓄電池の異高リブ４の接触部を拡大した上面を図５に示した。このように構成することで間隙部１５は最大部分で６ｍｍの間隔を有する。
【００１６】
このように密閉形鉛蓄電池を配列することで、密閉形鉛蓄電池を横倒し状態にした際に間隙部１５が密閉形鉛蓄電池間に形成されるため、間隙部１５が上下方向に一列に直線状に位置し、密閉形鉛蓄電池の発熱により温まった空気はこの部分を通過して上方に対流し、熱の放散が良好になる。
【００１７】
また、重量物である密閉形鉛蓄電池を横方向に並べる場合に、異高リブ４の幅Ｗを隣接する密閉形鉛蓄電池の異高リブ４間に形成される凹部幅Ｂより大きくしておくことで、隣接する密閉形鉛蓄電池の凹部に嵌まり込むことなく配置でき、同様に異高リブ群１３の幅Ｃを隣接する密閉形鉛蓄電池の異高リブ群１３間に形成される距離Ｄより大きくしておくことで、隣接する密閉形鉛蓄電池の凹部に嵌まり込むことなくスライドさせながら容易に配置でき、多数の密閉形鉛蓄電池を並べる作業においても異高リブ４が邪魔になることを抑制できる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、高さが異る異高リブを構成することで、横倒し状態で使用する密閉形蓄電池において、そのリブ形状により電池の放熱効果を良好にし長期間にわたる信頼性を確保できるとともに、多数の密閉形蓄電池を設置する際に異高リブ形状により生じる異高リブ同士の嵌合を防止でき、スライドさせるだけで容易に密閉形蓄電池を並べることができるので作業性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における密閉形鉛蓄電池の要部正面図
【図２】図１におけるＡ部の拡大正面図
【図３】図２におけるＸＹ線要部断面図
【図４】同側面図
【図５】同異高リブ接触部の拡大上面図
【図６】（ａ）従来例における密閉形鉛蓄電池の平面図
（ｂ）同密閉形鉛蓄電池を組み合わせた集合電池の平面図
【符号の説明】
１ 電槽
２ 極板
３ａ，３ｂ 極板面対向壁
４ 異高リブ
４ａ 低部分
４ｂ 高部分
４ｃ 中間部分
４ｄ 移行部分
５ａ，５ｂ 極板側縁対向壁
６ 等高リブ
７ 蓋
８ 縁部
９ 正極端子
１０ 負極端子
１１ 安全弁
１２ 横幅
１３ 異高リブ群
１４ 等高リブ群
１５ 間隙部
Ｂ 凹部幅
Ｃ 異高リブ群１３の幅
Ｄ 異高リブ群１３間の距離
Ｗ 異高リブ幅

Claims (4)

1. 正極板、負極板、セパレータならびに電解液を電槽に内蔵し、蓋により密閉した密閉形蓄電池において、電槽の外壁面にこの外壁面より高さが部分によって異なる異高リブを多数列垂直方向に形成し、異高リブの低部分は高さを有し、異高リブの高部分を含む電池横幅長さが、各々の高部分で同一となるよう、高部分が形成され、異高リブ幅は、異高リブ間に形成される凹部幅よりも大きく形成したことを特徴とする密閉形蓄電池。
2. 同一形状の前記異高リブの複数列によって形成される異高リブ群を電槽の外壁に形成し、異高リブ群の幅は、異高リブ群間の距離より大きく形成したことを特徴とする請求項１に記載の密閉形蓄電池。
3. 極板の作用面に平行で、極板面に対向する電槽の極板面対向壁に前記異高リブ群を形成し、極板の側縁に対向する電槽の極板側縁対向壁には電槽の外壁面よりの高さが均一な等高リブを多数列垂直方向に形成したことを特徴とする請求項２に記載の密閉形蓄電池。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載した密閉形蓄電池を横に倒して、異高リブが形成された外壁面を側面部とし、その側面部同士を隣接して複数個の密閉形蓄電池を組み合わせ、それぞれの密閉形蓄電池の異高リブの高部分を接触させ、低部分には間隙部を設け、前記間隙部は上下方向に直線状に構成するようにした集合電池。

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