JP5604612B1 - 鉛蓄電池用ブッシングおよび鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

本発明に係る鉛蓄電池用ブッシングは、樹脂性の蓋にインサート成型される鉛蓄電池用のブッシング１であって、ブッシング１は、中空の円筒状をなしており、ブッシング１の外周面には、複数段の環状突起３が形成されており、複数段の環状突起３の全周の一部に、切込４ａが連なる連続切込部４が形成されており、切込４ａは、環状突起３の上面、側面、下面の全てが削られた、平面視で略Ｖ字形状をなしている。

Description

本発明は、鉛蓄電池用ブッシングと、これを用いた鉛蓄電池に関する。

自動車用などの鉛蓄電池において、正極板と負極板とをセパレータを介して交互に対峙させた極板群は、電槽の内部を仕切板で区切って設けたセル室に各々収納されている。隣り合うセル室の異なる極性どうしは接続部材で接続され、両端のセル室の一方の極性には鉛合金製の極柱が接続されている。電槽の開口部を塞ぐ蓋には、インサート成型された鉛合金製のブッシングが設けられ、極性は、その一端がブッシング内に挿入されて、溶接などで一体化されて、鉛蓄電池の端子を構成している。

樹脂製の蓋と鉛合金製のブッシングとは、インサート成型されていても接着力は生じていないので、僅かながら隙間が生じることになる。この隙間を電解液が這い上がることで、端子が腐食することが課題となっている。

一方、端子は、自動車からの動力線と接続される際、自動車メーカーでは、一定の範囲でトルク管理され、自動車に組付けされる。しかしながら、一般ユーザー等では、トルク管理されずに、高いトルク値で締め付けられる機会がある。この場合、端子が、締め付けに対する耐性が高くないと、メンテナンスなどで締め付けを繰り返した際に、ブッシングの破損やブッシングと蓋との気密性が確保できなくなる。

特許文献１には、ブッシングの外周面に環状突起を設け、この環状突起の下面に、周方向に沿って、複数の凹部を設ける技術が記載されている。これにより、ブッシングと、蓋の樹脂材料との接触面積が増加することによって、電槽とブッシングとの応力が低減するため、電解液の這い上がりが抑制できる。また、蓋の樹脂材料が、凹部に食い込むことによって、締め付けに対する耐性が向上する。

特開２００９−２５９５４１号公報

しかしながら、近年、充電制御車等の普及により、端子に電流センサー等が接続され、締め付けトルクがさらに増加する機会が増えた。このような場合だと、特許文献１に記載された技術を採用しても、電解液の這い上がりを抑制することも、締め付けに対する耐性を向上させることも困難になっている。

本発明は、このような課題を解決するためのものであって、締め付けトルクがさらに増加する場合においても、電解液の這い上がりが抑制され、締め付けに対する耐性も高い鉛蓄電池用ブッシングを提供することを目的とする。

本発明に係る鉛蓄電池用ブッシングは、樹脂性の蓋にインサート成型される鉛蓄電池用のブッシングであって、ブッシングは、中空の円筒状をなしており、ブッシングの外周面には、複数段の環状突起が形成されており、複数段の環状突起のうち、最上段を除く環状突起の全周の一部に、切込が連なる連続切込部が形成されており、切込は、環状突起の上面、側面、下面の全てが削られた、平面視で略Ｖ字形状をなしていることを特徴とする。

本発明を用いれば、電解液の這い上がりが抑制され、締め付けに対する耐性も高い鉛蓄電池用ブッシングを提供することができる。

本発明の鉛蓄電池用ブッシングの構成を示した外観図である。 本発明の鉛蓄電池用ブッシングの構成を示した下面図である。 本発明の鉛蓄電池用ブッシングの構成を示した外観図である。 本発明の鉛蓄電池の構成を示した外観図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。

図１は、本発明の一実施形態における鉛蓄電池用ブッシング１の構成を示した外観図である。本実施形態における鉛蓄電池用ブッシング１は、樹脂性の蓋にインサート成型されるブッシングである。

図１に示すように、ブッシング１は、中空の円筒状をなしており、内側に極柱の先端を挿入する穴を有する主部２と、外周面に形成された複数段の環状突起３とを有する。そして、複数段環状突起３の全周の一部には、切込４ａが連なる連続切込部４が形成されており、切込４ａは、環状突起３の上面、側面、下面の全てが削られた、平面視で略Ｖ字形状をなしている。

このように、切込４ａを、環状突起３の上面、側面、下面の全てが削られた、平面視で略Ｖ字形状に形成することによって、ブッシング１と蓋（樹脂材料）との接触面積が増大し、これにより、締め付け時のトルクを分散するとともに、アンカー効果により接着力を高めることができる。

また、切込４ａを、環状突起３の全周に設けるのではなく、全周の一部に設けることによって、電解液が這い上がる時の距離を長くでき、これにより、電解液の這い上がりを抑制することができる。

さらに、連続切込部４を、複数段の環状突起３のうち、最上段を除く環状突起３に形成することによって、ブッシング１を蓋にインサート成型する際の安定性を向上させることができる。

図２は、本発明の他の実施形態における鉛蓄電池用ブッシング１の構成を示した下面図である。

図２に示すように、連続切込部４は、環状突起３の周方向において、互いに、中心軸に対して対称な位置に形成されている。このように、連続切込部４を、中心軸に対して対称な位置に形成することによって、ブッシング１がバランスの良い構造体になるため、ブッシング１を鋳造する際の安定性を向上させることができる。

なお、図２では、２つの連続切込部４を、環状突起３の周方向において、互いに、中心軸に対して対称な位置に形成した例を示したが、これに限定されず、連続切込部４を、環状突起３の周方向において、複数個、均等に分散して形成しても、同様の効果を得ることができる。例えば、３つの連続切込部４を、環状突起３の周方向において、互いに、中心軸に対して、１２０度ずつ離れた位置に形成してもよい。

図３は、本発明の他に実施形態における鉛蓄電池用ブッシング１の構成を示した外観図である。

図３に示すように、環状突起３の各段に形成された連続切込部４は、それぞれ、周方向にずれた位置に形成されている。換言すれば、各連続切込部４は、軸方向（上下方向）で同一位置とならないように形成されている。連続切込部４を、このような配置にすることにより、運送時などにおいて、鉛蓄電池を上下に積載する際に、端子に加わる軸方向の荷重に対しても、十分に耐えることができるようになる。

図４は、本発明におけるブッシンブ１を備えた鉛蓄電池の構成を示した概略図である。

図４に示すように、鉛蓄電池は、仕切板６ａで区切られた複数のセル室６ｂを有する電槽６と、各セル室６ｂ内に収容された電極群５と、ブッシング１の環状突起３が樹脂材料の中に埋まるようにインサート成型された樹脂性の蓋８とを備えている。ここで、電極群５は、正極板５ａと負極板５ｂとをセパレータ５ｃを介して交互に対峙されている。また、隣り合うセル室６ｂの異なる極性どうしは、接続部材７ａで接続されている。両端のセル室６ｂの一方の極性に接続した極柱７ｂは、その一端がブッシング１の中空部に挿入されて、ブッシング１と一体化された端子９を構成している。電解液は、蓋８に設けた液口（図示せず）から注入され、液口は液口栓１０で塞がれている。

ブッシング１、接続部材７ａおよび極柱７ｂは、例えば、Ｐｂ−ＳｎやＰｂ−Ｓｂなどの鉛合金からなる。電槽６および蓋８は、例えば、ポリプロピレンなどの樹脂材料からなる。電槽６に設けるセル室６ｂの数は、鉛蓄電池の公称電圧（直列数、２Ｖの倍数）によって決まる。極柱７ｂの先端をブッシング１の内側に挿入した後の一体化は、例えば、溶接によって行う。

以下、実施例によって、本発明の効果を説明する。

（ブッシングＡ）
図１に示すように、最上段（５段目）以外の環状突起３の全周のうち一部に、環状突起３の上面、側面、下面の全てを削った略Ｖ字型の切込４ａが連なる連続切込部４を設けたブッシングを作製した。ここで、ブッシングは、Ｐｂ−Ｓｂ合金（Ｐｂ：Ｓｂ＝０．９７４：０．０２６）を用いた。

（ブッシングＢ）
ブッシングＡに対して、最上段の環状突起３にも、他の段と同様の連続切込部４を設けたこと以外は、ブッシングＡと同様のブッシングを作製した。

（ブッシングＣ）
ブッシングＢに対して、環状突起３の全周に連続切込部４を設けたこと以外は、ブッシングＢと同様のブッシングを作製した。

（ブッシングＤ）
ブッシングＡに対して、図２に示すように、環状突起３の周方向における略対称の位置に、２つの連続切込部４を設けたこと以外は、ブッシングＡと同様のブッシングを作製した。

（ブッシングＥ）
ブッシングＤに対して、図３に示すように、環状突起の各段に形成された連続切込部４を、それぞれ、周方向にずれた位置に形成したこと以外は、ブッシングＤと同様のブッシングを作製した。

（ブッシングＦ）
ブッシングＡ〜Ｅと同じ材質で、特許文献１に記載された、環状突起の下面に、周方向に沿って、複数の矩形状の凹部を設けたブッシングを作製した。

（鉛蓄電池Ａ）
図４に示すように、鉛化合物を鉛合金製の格子に塗布してなる正極板５ａおよび負極板５ｂを、ポリエチレン製のセパレータ５ｃを介して交互に対峙させて積層し、極板群５を作製した。この極板群５を、ポリプロピレン製の電槽６を仕切板６ａで区切って設けた６つのセル室６ｂに収納し、隣り合うセル室６ｂの異なる極性どうしをＰｂ−Ｓｂ製の接続部材７ａで接続し、両端のセル室６ｂの一方の極性を、Ｐｂ−Ｓｂ製の極柱７ｂに接続した。

上記のブッシングＡを、環状突起３が樹脂材料（ポリプロピレン製）の中に埋まるように、インサート成型にて蓋８を作製した。なお、本実施例では、インサート成型の安定性の差異を際立たせるため、通常よりも高い圧入力でインサート成型を行った。そして電槽６の開口部を蓋８で閉じて接合した後、ブッシングＡの主部２の穴に極柱７ｂの先端を挿入して溶接し、端子９を作製した。さらに、蓋８に設けた液口から電解液である希硫酸を適量注入し、液口を液口栓１０で塞いだ後、所定条件の充放電を行うことで、１２Ｖ、５２Ａｈ（５時間率容量）の鉛蓄電池Ａを作製した。

（鉛蓄電池Ｂ〜Ｆ）
鉛蓄電池Ａに対して、ブッシングＡに代えてブッシングＢ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦを用いたこと以外は、鉛蓄電池Ａと同様の鉛蓄電池Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦを作製した。

上述した鉛蓄電池Ａ〜Ｆに対して、下記の評価を行った。

（耐締め付けトルク値），
正極端子にアダプタをはめ、これにトルクレンチを用いて時計回り方向に回転させて、耐締め付けトルク値を測定した。

（電解液の這い上がり）
インサート成型後２４時間以上経過した蓋８を、１．２４ｇ／ｍＬの硫酸にブッシング１の環状突起３の最下段が下方まで浸るように電解液を注入し、２５℃下で２週間放置した後、端子９を解体してブッシング１の表面を観察し、環状突起３の何段目まで腐食によって黒色化したかを評価した。この段数が小さいものほど、電解液の這い上がりが抑えられていることになる。

（インサート成型の安定性）
一体成型された蓋８を分解してブッシング１を取り出し、蓋８とブッシング１との境界部の表面を観察した。ブッシング１の表面に蓋８の材料となる樹脂の被覆（以下、樹脂被り）がなければ、インサート成型の安定性は高いと判断できる。

表１に、その評価結果を示す。

表１に示すように、切込４ａを、環状突起３の上面、側面、下面の全てを削った略Ｖ字型としたブッシングＣを用いた鉛蓄電池Ｃは、特許文献１に記載されたブッシングＦを用いた鉛蓄電池Ｆと比べて、耐締め付けトルク値が向上している。これは、蓋８（樹脂材料）とブッシングとの接触面積が増大することで、締め付け時のトルクを分散するとともにアンカー効果が大きくなったためだと考えられる。

また、連続切込部４を、環状突起３の全周の一部に設けたブッシングＢを用いた鉛蓄電池Ｂは、連続切込部４を環状突起３の全周に設けたブッシングＣを用いた鉛蓄電池Ｃと比べて、電解液の這い上がりが抑制されている。これは、連続切込部４を必要最小限とすることで、電解液が這い上がる時の距離を長くできたからだと考えられる。

また、連続切込部４を、複数段の環状突起３のうち最上段には設けないようにしたブッシングＡを用いた鉛蓄電池Ａは、最上段の環状突起３にも他の段と同様の連続切込部４を設けたブッシングＢを用いた鉛蓄電池Ｂと比べて、ブッシングを蓋８にインサート成型する際の安定性が大きくなっている。特許文献１とは異なり、切込４ａがＶ字型である場合、最上段の環状突起３にも連続切込部４を設けると、インサート成型時に樹脂がブッシング１の表面に流れ出やすくなり、樹脂被りが発生しやすくなる。連続切込部４を複数段の環状突起３のうち最上段に設けなくても十分な耐締め付けトルク値を示すことからも、ブッシングＢよりもブッシングＡの形態の方が好ましいことがわかる。

また、環状突起３の周方向における略対象の位置に複数の連続切込部４を設けたブッシングＤを用いた鉛蓄電池Ｄは、連続切込部４を軸方向に一列のみ設けたブッシングＡを用いた鉛蓄電池Ａと比べて、耐締め付けトルク値が向上し、電解液の這い上がりが抑制されるとともに、ブッシングを蓋８にインサート成型する際の安定性も大きくなっている。これは、連続切込部４を単に多く設けただけではなく、周方向における略対象の位置に設けたために、構造的なバランスが良くなったからだと考えられる。なお、表１には示していないが、ブッシングＤはブッシングＣよりも鋳造する際の安定性が向上している。

また、複数段の環状突起３の連続切込部４が軸方向で同一位置とならないようにしたブッシングＥを用いた鉛蓄電池Ｅは、連続切込部４を軸方向に略一直線に設けたブッシングＤを用いた鉛蓄電池Ｄと比べて、耐締め付けトルク値がさらに向上している。この差は僅かだが、略Ｖ字型の切込４ａがクロス構造となることで、軸直方向のトルクが向上していると考えられる。これにより、運送時などにおいて鉛蓄電池を上下に積載する際に端子９への軸直方向の荷重が生じても、十分に耐えられるようになる。

本発明を用いた鉛蓄電池は、電解液の這い上がりが抑制され、締め付けに対する耐性も高いので、工業上、極めて有用である。

１ ブッシング
２ 主部
３ 環状突起
４ 連続切込部
４ａ 切込
５ 極板群
５ａ 正極板
５ｂ 負極板
５ｃ セパレータ
６ 電槽
６ａ 仕切板
６ｂ セル室
７ａ 接続部材
７ｂ 極柱
８ 蓋
９ 端子
１０ 液口栓

Claims (4)

1. 樹脂性の蓋にインサート成型される鉛蓄電池用のブッシングであって、
   前記ブッシングは、中空の円筒状をなしており、
   前記ブッシングの外周面には、複数段の環状突起が形成されており、
   前記複数段の環状突起のうち、最上段を除く環状突起の全周の一部に、切込が連なる連続切込部が形成されており、
   前記切込は、前記環状突起の上面、側面、下面の全てが削られた、平面視で略Ｖ字形状をなしている、鉛蓄電池用ブッシング。
2. 前記連続切込部は、前記環状突起の周方向において、複数個、均等に分散されて形成されている、請求項１に記載の鉛蓄電池用ブッシング。
3. 前記環状突起の各段に形成された前記連続切込部は、それぞれ、周方向にずれた位置に形成されている、請求項１記載の鉛蓄電池用ブッシング。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のブッシングを備えた鉛蓄電池であって、
   前記鉛蓄電池は、
   仕切板で区切られた複数のセル室を有する電槽と、
   前記各セル室内に収容された電極群と、
   前記ブッシングがインサート成型された樹脂性の蓋と
   を備え、
   両端のセル室の一方の極性は、その一端が前記ブッシングの中空部に挿入されて、該ブッシングと一体化された端子を構成している、鉛蓄電池。

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