JP5580567B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents

Description

本発明は、鉛蓄電池に関するものである。

周知のように、鉛蓄電池は、複数のセル室を内部に有する電槽の各セル室内に、極板群を電解液とともに収容した構造を有する。各セル室内に収容された極板群は、負極板および正極板を、セパレータを介して積層したもので、負極板の耳部同士および正極板の耳部同士はそれぞれ負極ストラップおよび正極ストラップにより接続され、隣接するセル室内に収容された極板群の異極性のストラップ同士が、セル室間を仕切っている仕切り壁を貫通したセル間接続部を通して相互に接続される。

鉛蓄電池は、安価で信頼性が高いため、自動車、農機具、建設機械等に広く用いられている。この種の用途に用いられる鉛蓄電池は、使用時に常時振動が加えられるため、その構成部品が高い機械的強度を有していることが必要とされる。

鉛蓄電池においては、電池温度の上昇や、電解液の減少などによりストラップおよびストラップに接続されている極板耳部が腐食して、その機械的強度が低下するため、振動が加えられると、ストラップの部分が破損したり、耳部が破損したりする現象が見られる。

そこで特許文献１に示されているように、極板群の幅方向の両端付近の上部に溶融した絶縁樹脂を流し込んで、該樹脂を硬化させることにより、極板群の上部に梁状の極板群固定部材を形成する技術が提案された。この極板群固定部材は、極板群の上部に接合されるとともに、極板群の積層方向に相対するセル室の一対の内壁の少なくとも一方に溶着された状態で設けられるため、極板群を電槽に対して固定する機能を有する。

このように、極板群の上部に梁状の極板群固定部材を設けておくと、電池が振動を受けた際にセル室内で極板群が変位するのを防ぐことができるため、ストラップやストラップに接続されている極板の耳部が破損するのを防ぐことができる。

特開平８−１０２３２９号公報

舗装道路を走行する自動車等に電池を搭載した場合に想定される振動・衝撃および加速度によって生じる極板群に加わる機械的負荷に対しては、特許文献１に示されたように、極板群の上部に極板群固定部材を設けることにより、ストラップや、ストラップに接続されている極板の耳部が破損するのを防ぐ効果を得ることができる。

しかしながら、上記のように、極板群の上部に極板群固定部材を設けただけでは、不整地を走行する自動車等に電池が搭載された場合や、大きい振動を生じる農業機械等に電池が搭載された場合に、強い振動に対して電池を保護しきれないおそれが依然として存在していた。

すなわち、電池に強い振動が加えられると、極板群固定部材とセル室の内壁との溶着部が剥離して、極板群固定部材による極板群の固定作用が失われ、振動に伴って極板群の位置がずれたり、極板相互間の位置ずれが生じたりして、ストラップやストラップと極板の耳部との接続部に過大な応力がかかり、これらの部分が破損し、鉛蓄電池としての機能が喪失する場合があった。

本発明の目的は、各セル室内の極板群の上部に絶縁樹脂により極板群固定部材が形成されて、該極板群固定部材により極板群が電槽に対して固定される鉛蓄電池において、強い振動が加えられた場合でも、極板群が電槽に対して固定された状態を維持することができるようにして、振動等によりストラップやストラップと極板耳部との接続部等が破損するのを防ぎ、耐振動性をより高めた信頼性の高い鉛蓄電池を提供することにある。

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、複数のセル室が内部に形成された概略直方体形状の電槽と、前記セル室内に収納した極板群と、前記セル室内に収納した極板群の上部を前記電槽に対して固定する絶縁樹脂製の極板群固定部材とを備え、前記セル室は、前記電槽内において概略直方体形状の長手方向に対して列状に配列され、前記極板群は、負極板を収納した袋状セパレータと、正極板と、前記袋状セパレータと前記正極板の間に介挿されたガラス繊維マット製のマットセパレータとを備え、前記セル室内に設けられた前記極板群固定部材は、前記セル室内に挿入された前記極板群の上部に接合されるとともに、前記極板群を構成する前記正極板および前記負極板の積層方向に相対する前記セル室の一対の内壁の少なくとも一方に接合され、前記極板群固定部材が前記袋状セパレータと前記マットセパレータの一部を包含していることを特徴とする鉛蓄電池を示すものである。

また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１の鉛蓄電池において、列状に配置された前記セル室の、列の両端に位置する前記セル室に収納された前記極板群は、当該極板群の前記積層方向の少なくとも一端側の端面と当該端面に対向する前記セル室の内壁との間に挿入された耐酸性絶縁材料からなる加圧板により前記積層方向に加圧されてい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２に記載の鉛蓄電池において、前記極板群固定部材は、前記加圧板に一体化されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る発明は、請求項２または３の鉛蓄電池において、前記加圧板に対面するセル室の内壁には上下方向に伸びる複数のリブが相互間に間隔をあけて設けられて、該複数のリブに前記加圧板が当接されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る発明は、請求項４の鉛蓄電池において、前記積層方向からの加圧によって、前記加圧板の、前記リブを形成した前記内壁に対向する面に前記リブの先端を収納する溝部を形成したことを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る発明は、請求項３ないし５のいずれかの請求項に記載の鉛蓄電池において、前記加圧板は空孔部を有した繊維マットであって、前記繊維マットの空孔の一部に前記極板群固定部材の一部が充填されてなることを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る発明は、請求項６に記載の鉛蓄電池において、前記加圧板を構成する繊維は配向性を有し、前記加圧板の周囲の辺の中で、前記繊維の配向方向と交差する辺の一部を包含するよう、前記極板群固定部材を配置した鉛蓄電池を示すものである。

さらに、本発明の請求項８に係る発明は、請求項１ないし７に記載の鉛蓄電池において、前記マットセパレータを構成するガラス繊維は配向性を有し、前記マットセパレータの周囲の辺の中で、前記繊維の配向方向と交差する辺の一部を包含するよう、前記極板群固定部材を配置した鉛蓄電池を示すものである。

本発明によれば、鉛蓄電池に強い振動が加えられた際に、極板群のセル室内での変位を抑制するとともに、極板群固定部材のセル室の内壁からの剥離を抑制することによって、極板相互間の位置ずれやストラップの破損、ストラップと極板耳部との接続部等の破損を抑制して、耐振動性に顕著に優れた、信頼性の高い鉛蓄電池を提供できるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態による鉛蓄電池の一部を切り欠いて示した斜視図。 本発明の第１の実施形態による鉛蓄電池を示す他の図。 本発明の第１の実施形態による鉛蓄電池の要部断面を示す図。 本発明の第２の実施形態による鉛蓄電池を示す図。 本発明の第２の実施形態による鉛蓄電池の要部断面を示す図。 本発明の第３の実施形態による鉛蓄電池を示す図。 本発明の第４の実施形態による鉛蓄電池を示す図。 加圧板を示す図 本発明に係る鉛蓄電池を製造する過程で、各セル室内に極板群固定部材を形成するために各セル室内に溶融絶縁樹脂を注入する際の状態を示す図。 他のセル室配置を有した他の電槽を示す図 マットセパレータを示す図

以下、本発明の実施形態による鉛蓄電池を、図面を用いて詳細に説明する。

（本発明の第１の実施形態）
図１および図２は、本発明の第１の実施形態に係わる鉛蓄電池１を示したもので、これらの図において、鉛蓄電池１は、ポリプロピレン等の絶縁性樹脂によりなる概略直方体形状をなす電槽２と、電槽２の開口部を閉じる蓋３とを備える。なお、電槽２は一般的には樹脂射出成形によって形成されるものであることから、電槽２の成形用型からの離型性を考慮して、電槽２の電槽壁２ａの側壁部の外面には若干のテーパが設けられていること、また、電槽２の開口部には蓋３と接合するための構造が設けられていることから、厳密には直方体ではないため、概略直方体と表現している。

電槽２の内部（電槽壁２ａにより囲まれた空間）は、概略直方体の電槽２の長手方向に向かって間隔を有して配置した仕切り壁４により、間隔を有してセル室５ａないし５ｆに仕切られている。なお、図１および図２に示した例では、概略等間隔に配列された５つの仕切り壁４によって６つのセル室５ａないし５ｆが一列に配置された形態を例示しているが、本発明に係わる鉛蓄電池で用いる電槽２においては、その内部に複数のセル室が列状に配置されていればよく、セル室の配置形態は、図１及び図２に示した例に限定されるものではない。例えば、図１及び図２に示された電槽２に替えて、図１０に示した電槽２′のごとく、その内部が仕切壁５２，５３によって、６つのセル室５１ａないし５１ｆに区画されるものの、複数のセル室で構成されるセル列を複数併置した構成を有する電槽を用いる場合にも、本発明を適用できる。

セル室５１ａないし５１ｆの内部には、極板群６が収納されている。極板群６は、袋状セパレータ１３に収納された負極板８と、正極板９とをマットセパレータ１４を介して交互に積層した構成を有し、負極板８に一体に設けられた負極耳８ａ同士および正極板９に一体に設けられた正極耳９ａ同士を、それぞれ負極ストラップ１１および正極ストラップ１２により接続した構造を有する。図示の例では、６枚の負極板８と、５枚の正極板９とが、負極板８を両端に位置させて交互に積層されている。

袋状セパレータ１３としては、液式の自動車用鉛蓄電池に一般的に用いられている微孔性ポリエチレンシートを、一辺が開口し、残る３辺が閉じられた袋状に加工したものを用いることができる。また、袋状セパレータは、微孔性ポリエチレンシートからなるものである必然性はなく、電解液を透過でき、袋状に加工可能であって、電解液である硫酸に対する耐薬品性を有したものであればよく、耐酸性を有した合成樹脂、例えば、ポリオレフィン樹脂繊維の不織布を袋状に加工したもの、あるいはガラス繊維マットを袋状に加工したものであってもよい。

マットセパレータ１４としては、ガラス繊維のマットが好適であるが、前記したようなポリオレフィン樹脂繊維のマットであってもよい。

セル室５ａ，５ｂ，・・・，５ｆ内に収容された極板群６は、負極ストラップ１１および正極ストラップ１２の極板幅方向の位置を交互に異ならせた状態で設けられていて、各セル室内に配置された極板群６の負極ストラップ１１および正極ストラップ１２がそれぞれ隣接するセル室内に配置された極板群６の正極ストラップ１２および負極ストラップ１１と整列した状態で配置されている。そして、隣り合うセル室内の極板群６の正極ストラップ１２と負極ストラップ１１とが、セル室間を仕切る仕切り壁４を貫通するセル間接続部１５を通して相互に電気的に接続され、これにより、複数の極板群６同士が直列接続される。

なお、本実施形態例においては、６つの極板群６のすべてが直列に接続されて１２Ｖの鉛蓄電池とした例を記載したが、すべての極板群６を直列接続する必然性はなく、例えば、２つの極板群６を並列接続して３つの並列セル（２Ｖセルである）を作成し、この並列セルを直列接続して６Ｖ電池としてもよく、さらに他の接続形式によってもよい。その場合、負極ストラップ１１、正極ストラップ１２およびセル間接続部１５を、所望とする電池電圧に応じて図２とは異なる形態に配列すればよいことは自明である。

鉛蓄電池１の長手方向の一端側に配置されたセル室５ａ内に配置された極板群６の負極ストラップ１１には、該負極ストラップから起立して上方に伸びる負極柱１１ａが設けられ、鉛蓄電池１の長手方向の他端に配置されたセル室５ｆ内の極板群６の正極ストラップ１２には、該正極ストラップから起立して上方に伸びる正極柱（図示せず）が設けられている。負極柱１１ａおよび正極柱は、電槽２の上部の開口部を閉じる蓋３に設けた端子ブッシングに溶接されることにより、負極端子（図示せず）および正極端子１０を構成する。

なお、正・負の極柱からの電池入出力用の端子への接続構造については、前記した構成に限定されるものではなく、他の公知な構成および、公知な構成から容易に想起される構造を採用してもよい。

本発明の第１の実施形態では、各極板群の負極ストラップ１１および正極ストラップ１２が、各極板群の幅方向の両端よりも中央部寄りに寄った位置に設けられ、各セル室内に挿入された極板群６の上部を各セル室の内壁５０１に対して固定する一対の梁状の極板群固定部材２２を、例えば、負極ストラップ１１と正極ストラップ１２よりも外側に位置させて、各極板群の幅方向の両端付近にそれぞれ設けられている。

なお、図２に示した例では、極板群固定部材２２の２個をそれぞれのセル室５ａ，５ｂ，・・・，５ｆに配置した例を示したが、正極ストラップ１１と負極ストラップ１２との間に更に極板群固定部材２２を配置し、極板群６あたりの極板群固定部材２２を３個としてもよく、その上限は特に限定されない。

また、特に電池に振動を加えた場合、セル列の両端のセル室、すなわち、図１及び図２に示された電槽２においてはセル室５ａ，５ｆ、図１０に示された電槽２′においてはセル室５１ａ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｆにそれぞれ配置する極板群固定部材２２の個数をそれ以外のセル室、すなわち、電池２においてはセル室５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ、電槽２′においてはセル室５１ｂ，５１ｅに配置する極板群固定部材２２の個数よりも多くすれば、少ない個数で、効果的に鉛蓄電池の耐振動性を顕著に改善できる。

また、振動が比較的緩やかな場合には、前記した列の両端のセル室にのみ極板群固定部材２２を配置し、その他のセル室に極板群固定部材２２を配置しない構成とすれば、必要十分な耐振動性を確保しつつ、より安価に本発明の鉛蓄電池を提供しうる。

本発明の第１の実施形態における鉛蓄電池１において、各セル室内に設けられる極板群固定部材２２は、各セル室内に挿入されたそれぞれの極板群６の上部に接合されるとともに、それぞれの極板群６の積層方向に相対する各セル室の一対の内壁５０１，５０１に接合されてそれぞれの極板群６を電槽２に対して固定している。

極板群固定部材２２の形成方法としては、例えば図９に示した方法を用いることができる。図９に示された方法による場合には、電槽の上部に配置した固定部材成形型３０の内側の型孔３１を通してセル室５ａないし５ｆ内の極板群の上部に溶融絶縁樹脂を流し込む。固定部材成形型３０の内側の型孔３１を通してセル室５ａないし５ｆ内の極板群の上部に流し込まれた溶融絶縁樹脂は、固定部材成形型３０により極板幅方向への流動範囲が一定幅に規制されつつそれぞれのセル室内の極板群６の幅方向および積層方向に流動して、各セル室内の極板群６の上部に接触するとともに、極板群６の積層方向に相対する各セル室の一対の内壁５０１，５０１に接触する。

極板群６の上部に供給された溶融絶縁樹脂は、図３に示したように、袋状セパレータ１３の上部を溶融させるか、もしくは包み込み、またマットセパレータ１４を構成する繊維の間に含浸して極板群６の上部に一体化されるとともに、極板群６の積層方向に相対するセル室の内壁（電槽壁部２ａの内壁及び仕切壁４の内壁）５０１の一部を溶かして該内壁に溶着された状態で硬化して、極板群６をセル室の内壁５０１に対して固定する極板群固定部材２２を構成する。即ち、極板群固定部材２２は、セル室内に挿入された極板群６の上部に接合されるとともに、該極板群を構成する正極板および負極板の積層方向に相対するセル室の一対の内壁に接合され、袋状セパレータ１３とマットセパレータ１４の一部を包含した状態で固定する。

このように、内壁５０１に固定された極板群固定部材２２が袋状セパレータ１３とマットセパレータの一部を包含して固定する構造とすることで、電池に強い振動が加えられた際に極板群がセル室内で変位しようとするのを抑えるとともに、極板群固定部材２２がセル室の内壁５０１から剥離するのを抑制し、極板相互間の位置ずれやストラップの破損、ストラップと極板耳部との接続部等が破損するのを防ぐことができる。

極板群固定部材２２を構成する樹脂としては、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂等、耐酸性を有し、袋状セパレータ１３やマットセパレータ１４を包含して固定するに適切な流動性（ＭＦＲ値）を有した熱可塑性樹脂の中から適宜選択することができる。

（本発明の第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態による鉛蓄電池４１は、図４に示したように、前記した第１の実施形態の鉛蓄電池１において、各セル室内に挿入された極板群６の積層方向の両端の端面と、該端面に対向する各セル室の相対する内壁５０１との間に、耐酸性を有する絶縁材料からなる加圧板２０が挿入され、これらの加圧板２０により、極板群６が積層方向に加圧された構成としたものである。

加圧板２０は、耐酸性を有する樹脂、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニール、アクリルなどの樹脂により形成する。加圧板２０として、耐酸性、もしくはそれに準ずる性質を有する繊維を板状に加工したものを用いることもできる。特に、加圧板２０として、繊維を板状に加工したものを用いると、加圧板２０に電解液の透過性を持たせることができるため、加圧板を設けたことにより電池性能が低下するのを防ぐことができ、好ましい。

第２の実施形態によれば、鉛蓄電池４１が振動した際の極板群６の揺動が、より抑制されるため、第１の実施形態による鉛蓄電池１で得られる効果よりも優れた効果を得ることができる。

なお、本発明の効果をさらに顕著に得るために、図５に示したように、加圧板２０は、その上端が極板群固定部材２２に包含され、固定された構成とすることが好ましい。

（本発明の第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態による鉛蓄電池４２は、図６に示したように、加圧板２０に対面するセル室の内壁５０１，５０１に、上下方向（電槽の高さ方向）に平行に伸びる複数（図示の例では４本）のリブ２１が等間隔で設けられ、これらのリブ２１に加圧板２０が当接されている。

本実施形態のように、加圧板２０が対面するセル室の内壁５０１に複数のリブ２１を設けておくと、加圧板２０を極板群６とともにセル室内に挿入する際に、加圧板に作用する摩擦抵抗を小さくすることができるため、加圧板を極板群とともにセル室内に挿入する作業を容易に行うことができる。また上記のようにセル室の内壁に設けたリブ２１に加圧板２０を当接させるようにしておくと、加圧板とセル室の内壁との間に隙間を形成することができ、セル室内での電解液の流動を円滑に行わせることができることから、鉛蓄電池に発生するサルフェーションや、容量低下を抑制でき、好ましい。

また、本実施形態において、図７に示したように、加圧板２０にリブ２１の少なくとも先端を収容する溝部２０ａを形成しておくと、摩擦力によって振動時の極板群６の極板幅方向の振動が抑制され、耐振動性をさらに高めることができ、好ましい。溝部２０ａは、ローラや、線状の部材で加圧したり、切削加工によって形成できるが、他の公知の方法によってもよい。

なお、図７に示した構成を採用する場合、極板群６の両端に位置する極板と内壁５０１との間の電解液量を確保する上で、加圧板としてガラス繊維や合成樹脂繊維等の耐酸性および電気絶縁性を有した繊維からなる繊維マットを用いることが好ましい。

また、図７においては、加圧板２０の面と内壁５０１とが密着した構成を例示しているが、前記した電解液の流動性の観点から、リブ２１の先端部付近のみが溝部２０ａ内に収容されるように溝部２０ａの深さをリブ２１の高さよりも浅くして、加圧板２０の面と、内壁５０１との間に空間部を形成することも好ましい。即ち、本実施形態において、溝部２０ａは、リブ２１の少なくとも先端を収納するように形成される。

前記した第２および第３の実施形態において、加圧板２０としてガラス繊維や合成樹脂繊維等の耐酸性および電気絶縁性を有する繊維からなる繊維マットを用いる場合、図８に示したように、加圧板２０を構成する繊維２０ｂが配向性を有するようにしておき、加圧板２０の周囲の辺の中で、繊維２０ｂの配向方向（図示の矢印方向）と交差する辺２０ｃの一部を包含するよう、辺２０ｃ上に極板群固定部材２２を配置することが好ましい。このような構成によれば、極板群固定部材２２を構成する溶融樹脂が繊維２０ｂの毛細管現象により、繊維２０ｂに浸透しやすく、極板群固定部材２２と加圧板２０との固定がより強固となり、電池の耐振性をさらに高めることができる。

さらに、前記した第１〜第３の実施形態において、図１１に示したように、マットセパレータ１４を構成する繊維１４ａが配向性を有するようにしておき、マットセパレータ１４の周囲の辺１４ｂ，１４ｃの中で、繊維１４ａの配向方向と交差する辺１４ｂの一部を包含するよう、極板群固定部材２２を配置することが好ましい。このような構成によれば、溶融した極板群固定部材２２が繊維２０ｂの毛細管現象により、繊維２０ｂに浸透しやすく、極板群固定部材２２と加圧板２０との固定がより強固となり、電池の耐振性をさらに高めることができる。

前記したような第２〜第３の実施形態においては、すべてのセル室内の極板群６の積層方向の両端の端面とセル室の相対する内壁５０１との間に加圧板２０を介在させているが、第１の実施形態で述べたように、必ずしもすべてのセル室内の極板群６の積層方向の両端の端面とセル室の相対する内壁５０１との間に加圧板を介在させなくても良い。例えば、セル室列の両端のセル室内の極板群６と該セル室の相対する内壁との間にのみ加圧板２０を配置してもよい。

また前記した各実施形態では、極板群６の積層方向の両端の端面とセル室の相対する２つの内壁５０１との間にそれぞれ加圧板２０を介在させているが、極板群６の積層方向の両端側の２つの端面のうちの一方の端面とこの端面が対向するセル室の内壁５０１との間にのみ加圧板２０を介在させるようにしてもよい。なお、極板群６がセル室の内壁５０１に設けられたリブ２１に適度の圧力で接触した状態で配置することが、耐振動性を高める上で好ましい。

なお、上記の各実施形態では、極板群固定部材２２の形状を、直方体で例示したが、必ずしも直方体である必要はないことは明らかである。また、本発明は、極板群固定部材２２と負極板８と正極板９との関係を規定するものではないが、耐振動性向上の観点から、負極板８および／もしくは正極板９の肩部を極板群固定部材で包含した状態で固定することは好ましいことである。また、このような場合、電池活物質の一部に極板群固定部材が含浸される場合があるが、寿命や容量といった電池特性に悪影響がない範囲でこのような状態は許容されるべきである。更に、上記の各実施形態では、極板群固定部材２２が、極板群を構成する正極板および負極板の積層方向に相対するセル室の一対の内壁に接合されるとしたが、極板群固定部材２２は、必ずしもセル室の一対の内壁の双方の接合されている必要はなく、極板群を構成する正極板および負極板の積層方向に相対するセル室の一対の内壁の少なくとも一方に接合されていればよい。

以下、実施例により、本発明の効果を説明する。本実施例では、本発明例の電池と比較例の電池を作成し、各電池の耐振動性を評価することにより、本発明の効果を明らかにした。なお、評価に用いた電池は１３０Ｅ４１形鉛蓄電池（１２Ｖ９２Ａｈ）であり、各電池とも、一つの極板群は、６枚の正極板と、負極板を収納した袋状セパレータ５枚を備える。なお、各電池とも極板群に群圧が加わるものの、その設定値は、非常に低く、設定値として、０．０５ｋＰａ程度であり、各電池間で群圧差が生じないようにした。

（比較例の電池Ａ１）
比較例の電池Ａ１は、図１および図２に示した第１の実施形態の鉛蓄電池１より極板群固定部材と、マット状セパレータとを省略した電池である。なお、セル室の内壁には上下方向にリブが形成され、袋状セパレータ面にリブが対向した構成を有する。

（比較例の電池Ａ２）
比較例の電池Ａ２は、図１および図２に示した第１の実施形態の鉛蓄電池１より極板群固定部材を省略した電池である。なお、セル室の内壁には上下方向にリブが形成され、袋状セパレータ面にリブが対向した構成を有する。本比較例で用いているマットセパレータにおけるガラス繊維は、特定の方向に配向性を有したものではない。

（比較例の電池Ａ２Ａ）
比較例の電池Ａ２Ａは、比較例の電池Ａ２において、マットセパレータを構成するガラス繊維が上下方向（垂直方向）に配向した電池である。

（比較例の電池Ａ２Ｂ）
比較例の電池Ａ２Ａは、比較例の電池Ａ２において、マットセパレータを構成するガラス繊維が横方向（水平方向）に配向した電池である。

（比較例の電池Ａ３）
比較例の電池Ａ３は、図１および図２に示した本発明の第１の実施形態による鉛蓄電池１において、マットセパレータ１４を有さない電池であり、その他は、後述する本発明例の電池Ｂ１と変わるところはなく、袋状セパレータの上端のみが極板群固定部材によって内壁に固定された状態となっている。

（本発明例の電池Ｂ１）
本発明例の電池Ｂ１は、図１および図２に示した本発明の第１の実施形態による鉛蓄電池１に相当する電池である。マットセパレータは、ガラス繊維マットであって、ガラス繊維の方向性は不特定であり、配向性を有さない。本発明例においては、マットセパレータの上端の辺が極板群固定部材に包含されている。なお、セル室の内壁には上下方向にリブが形成され、袋状セパレータ面にリブが対向した構成を有する。

（本発明例の電池Ｂ１Ａ）
本発明例の電池Ｂ１Ａは、本発明例の電池Ｂ１において、マットセパレータを構成するガラス繊維が上下方向（垂直方向）に配向した電池である。マットセパレータの上端の辺が極板群固定部材に包含されている。

（本発明例の電池Ｂ１Ｂ）
本発明例の電池Ｂ１Ｂは、本発明例の電池Ｂ１において、マットセパレータを構成するガラス繊維が左右方向（水平方向）に配向した電池である。マットセパレータの上端の辺が極板群固定部材に包含されている。

（本発明例の電池Ｂ２）
本発明例の電池Ｂ２は、図４に示した第２の実施形態の鉛蓄電池４１である。但し、加圧板は極板群固定部材に包含されていない。マットセパレータを構成するガラス繊維は特定方向に配向していない。また、すべての極板群の両側に加圧板２０を配置した。加圧板としては、ガラス繊維を４５質量％混合した耐酸性パルプ繊維を板状に加工したものを用い、加圧板を構成する繊維は、特定方向に配向していない。

（本発明例の電池Ｂ２Ａ）
本発明例の電池Ｂ２Ａは、本発明例の電池Ｂ２において、加圧板を構成する繊維が上下方向に配向した電池である。

（本発明例の電池Ｂ３）
本発明例の電池Ｂ３は、図４および図５に示した本発明例の第２の実施形態による鉛蓄電池であり、電池Ｂ２の構成に加えて、図５に示したように、加圧板の上端が極板群固定部材に包含されている。

（本発明例の電池Ｂ３Ａ）
本発明例の電池Ｂ３Ａは、本発明例の電池Ｂ３において、加圧板を構成する繊維が上下方向に配向した電池である。

（本発明例の電池Ｂ４）
本発明例の電池Ｂ４は、本発明例の電池Ｂ３において、すべてのセルに加圧板を配置するのではなく、セル列の両端の２セルのみに加圧板を配置した電池である。

（本発明例の電池Ｂ４Ｂ）
本発明例の電池Ｂ４Ｂは、本発明例の電池Ｂ２において、すべてのセルに加圧板を配置するのではなく、セル列の両端の２セルのみに加圧板を配置した電池である。加圧板は極板群を挟みこむように、１極板群あたり２枚使用した。

（本発明例の電池Ｂ４ＢＢ）
本発明例の電池Ｂ４ＢＢは、本発明例の電池Ｂ４Ｂにおいて、極板群を加圧板で挟みこむのではなく、電槽側の内壁と極板群との間に１枚の加圧板を配置した電池であり、加圧板の厚みは、電池Ｂ４Ｂの２倍の厚みである。

（本発明例の電池Ｂ５）
本発明例の電池Ｂ５は、図６に示した本発明例の鉛蓄電池４２であって、リブに加圧板が当接する。但し、加圧板の上端は、極板群固定部材に包含されていない。マットセパレータの繊維の配向性は特になく、加圧板も電池Ｂ２で用いたものと同様、配向性はない。

（本発明例の電池Ｂ５Ａ）
本発明例の電池Ｂ５Ａは、図６に示した本発明例の鉛蓄電池４２であって、リブに加圧板が当接する。但し、加圧板の上端は、極板群固定部材に包含されていない。マットセパレータの繊維の配向性は特に、加圧板も電池Ｂ２Ａと用いたものと同様、上下方向に配向している。

（本発明例の電池Ｂ５ＡＡ）
本発明例の電池Ｂ５ＡＡは、図６に示した本発明例の鉛蓄電池４２であって、リブに加圧板が当接する。加圧板の上端は、極板群固定部材に包含されている。マットセパレータの繊維の配向性は特になく、加圧板も電池Ｂ２と用いたものと同様、繊維の配向性はない。

（本発明例の電池Ｂ５ＡＢ）
本発明例の電池Ｂ５ＡＢは、図６に示した本発明例の鉛蓄電池４２であって、リブに加圧板が当接する。加圧板の上端は、極板群固定部材に包含される。マットセパレータの繊維の配向性は特になく、加圧板も電池Ｂ２Ａと用いたものと同様、上下方向に配向している。

（本発明例の電池Ｂ６）
本発明例の電池Ｂ６は、図６に示した本発明例の鉛蓄電池４２であって、リブに加圧板が当接し、図７に示したように、加圧板に溝部が形成され、溝部とリブとが嵌めあった状態となっている。但し、加圧板面と内壁との間には２．０ｍｍの間隙が生じている。但し、加圧板の上端は、極板群固定部材に包含されていない。マットセパレータの繊維の配向性は特になく、加圧板も電池Ｂ２で用いたものと同様、繊維の配向性はない。

（本発明例の電池Ｂ６Ａ）
本発明例の電池Ｂ６は、図６に示した本発明例の鉛蓄電池４２であって、リブに加圧板が当接し、図７に示したように、加圧板に溝部が形成され、溝部とリブとが嵌めあった状態となっている。但し、加圧板面と内壁との間には２．０ｍｍの間隙が生じている。そして、加圧板の上端は、極板群固定部材に包含されている。マットセパレータの繊維の配向性は特になく、加圧板も電池Ｂ２と用いたものと同様、配向性はない。

（本発明例の電池Ｂ６ＡＡ）
本発明例の電池Ｂ６は、図６に示した本発明例の鉛蓄電池４２であって、リブに加圧板が当接し、図７に示したように、加圧板に溝部が形成され、溝部とリブとが嵌めあった状態となっている。但し、加圧板面と内壁との間には２．０ｍｍの間隙が生じている。そして、加圧板の上端は、極板群固定部材に包含される。マットセパレータの繊維の配向性は特にないが、加圧板は電池Ｂ２Ａと用いたものと同様であり、繊維が上下方向の配向性を有する。

（本発明例の電池Ｂ６ＡＡＡ）
本発明例の電池Ｂ６ＡＡＡは、前記の電池Ｂ６ＡＡにおいて、マットセパレータの繊維の配向性を上下方向としたものである。

前記した比較例および本発明例の各電池について、振動試験を行った後、電池を解体し極板群の破損状況を調査した。振動試験では、電池に与える振動の周波数を１５Ｈｚから３３．３Ｈｚまで変化させた後、引続き３３．３Ｈｚから１５Ｈｚまで変化させる過程を１サイクルの試験とした。３３．３Ｈｚから１５Ｈｚ、および１５Ｈｚから３３．３Ｈｚへの掃引時間は各１０分であるので、振動時間は合計で２０分である。振動試験の加速度は１Ｇ（Ｇａｌ）から開始し、１Ｇで異常のない電池は、次回の振動試験の加速度を０．５Ｇ間隔で１３Ｇまで増加させた。そして、振動試験を順次加速度を増加させて繰り返して行い、極板群の変形、破損が発生した加速度を限界加速度として耐振動性の指標とした。なお、加速度１３Ｇで異常の見られないものは＞１３として表記した。これらの結果を表１に示す。

表１の結果から明らかなように、本発明例の各電池は、比較例の各電池と比較しても極めて耐振動性に優れていることがわかる。

また、マットセパレータを有さない、袋状セパレータのみの電池Ａ１の限界加速度が４Ｇであり、これにマットセパレータを追加した電池Ａ２での限界加速度は５Ｇである。これから明らかなように、負極板をポリエチレン製の袋状セパレータで覆い、正極板にマットセパレータを当接させることにより限界加速度が４Ｇから４．５Ｇまでしか向上しない。すなわち、マットセパレータ単独の効果は＋０．５Ｇであるといえる。

同様に、電池Ａ１と電池Ａ３の限界加速度の結果から明らかなように、比較例１と比較例３から明らかなように、負極板をポリエチレン製の袋状セパレータで覆い、各セル室内の極板群を極板群固定部材で固定することによっても、限界加速度は、４Ｇから５Ｇまでしか向上せず、極板群固定部材の効果は＋１．０Ｇであるといえる。

したがって、マットセパレータと極板群固定部材を併用した場合の効果は＋１．５Ｇと予測されうるが、表１に示したように、両者を併用した本発明の電池の限界加速度は、８．５Ｇ〜１３．０Ｇであり、その効果は＋４．５Ｇ〜＋９．０Ｇであり、予測されうるよりもはるかに顕著な耐振動性の向上が認められたことから、これら両者を併用することにより、相乗的な効果が得られるものである。

本発明例の各電池の限界加速度から、以下のことが言える。

すなわち、加圧板を用いることにより、耐振動性は向上するから好ましい。また、マットセパレータおよび繊維よりなる加圧板を用いる際の繊維の配向性によって、耐振動性が変化する場合があり、繊維の向きを上下方向とし、その繊維マットの上端を極板群固定部材で固定することが好ましい。

また、加圧板に当るリブを設けることは耐振動性の面で有利であり、特に、加圧板リブに溝部が形成され、この溝部でリブが当接した電池において最も優れた耐振動性（限界加速度にして１２．０Ｇ〜１３．０Ｇ）が得られた。

また、本発明の電池Ｂ４ＢＢおよびＢ４Ｂの限界加速度からわかるように、加圧板は、必ずしもすべての極板群に配置する必要はないこと、および、必ずしも極板群の両側に配置する必要はなく、要求される限界加速度に応じてその配置の仕方を適宜設定できることがわかる。

１、４１、４２ 鉛蓄電池
２、２′電槽
２ａ、２′ａ 電槽壁電槽壁
３ 蓋
４ 仕切壁
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ セル室
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆ セル室
５１、５２ 仕切壁
５０１ 内壁
６ 極板群
８ 負極板
８ａ 負極耳
９ 正極板
９ａ 正極耳
１１ 負極ストラップ
１１ａ 負極柱
１２ 正極ストラップ
１３ 袋状セパレータ
１４ マットセパレータ
１４ａ 繊維
１４ｂ，１４ｃ 辺
１５ セル間接続部
２０ 加圧板
２０ａ 溝部
２０ｂ 繊維
２０ｃ，２０ｄ 辺
２１ リブ
２２ 極板群固定部材
３０ 固定部材成形型
３１ 型孔
５０１ 内壁

Claims (8)

1. 複数のセル室が内部に形成された概略直方体形状の電槽と、前記セル室内に収納した極板群と、前記セル室内に収納した極板群の上部を前記電槽に対して固定する絶縁樹脂製の極板群固定部材とを備え、前記セル室は、前記電槽内において概略直方体形状の長手方向に対して列状に配列され、前記極板群は、負極板を収納した袋状セパレータと、正極板と、前記袋状セパレータと前記正極板の間に介挿されたガラス繊維マット製のマットセパレータとを備え、前記セル室内に設けられた前記極板群固定部材は、前記セル室内に挿入された前記極板群の上部に接合されるとともに、前記極板群を構成する前記正極板および前記負極板の積層方向に相対する前記セル室の一対の内壁の少なくとも一方に接合され、前記極板群固定部材が前記袋状セパレータと前記マットセパレータの一部を包含していることを特徴とする鉛蓄電池。
2. 列状に配置された前記セル室の、列の両端に位置する前記セル室に収納された前記極板群は、当該極板群の前記積層方向の少なくとも一端側の端面と当該端面に対向する前記セル室の内壁との間に挿入された耐酸性絶縁材料からなる加圧板により前記積層方向に加圧されていることを特徴とする請求項１に記載の鉛蓄電池。
3. 前記極板群固定部材は、前記加圧板に一体化されていることを特徴とする請求項２に記載の鉛蓄電池。
4. 前記加圧板に対面するセル室の内壁には上下方向に伸びる複数のリブが相互間に間隔をあけて設けられて、該複数のリブに前記加圧板が当接されている請求項２または３に記載の鉛蓄電池。
5. 前記積層方向からの加圧によって、前記加圧板の、前記リブを形成した前記内壁に対向する面に前記リブの少なくとも先端を収納する溝部を形成した請求項４に記載の鉛蓄電池。
6. 前記加圧板は空孔部を有した繊維マットであって、前記繊維マットの空孔の一部に前記極板群固定部材の一部が充填されてなる請求項３ないし５のいずれかに記載の鉛蓄電池。
7. 前記加圧板を構成する繊維は配向性を有し、前記加圧板の周囲の辺の中で、前記繊維の配向方向と交差する辺の一部を包含するよう、前記極板群固定部材を配置した請求項６に記載の鉛蓄電池。
8. 前記マットセパレータを構成するガラス繊維は配向性を有し、前記マットセパレータの周囲の辺の中で、前記繊維の配向方向と交差する辺の一部を包含するよう、前記極板群固定部材を配置した請求項１ないし７のいずれかに記載の鉛蓄電池。

Images