JP5636791B2 - 蓄電池用蓋、およびその蓄電池用蓋を備えた蓄電池 - Google Patents

Description

本発明は、特に自動二輪車用への搭載に適した蓄電池に関し、詳しくは、蓄電池用蓋、蓄電池用蓋の射出成形方法、およびその蓄電池用蓋を備えた蓄電池に関するものである。

上記の自動二輪車用への搭載に適した蓄電池は、電槽側から上方へ突出する極柱が挿入されて溶接される筒状のブッシングを蓋の内部に備えさせ、そのブッシングから水平方向前方側に形成された切欠き部に配置される端子を該ブッシングに連結することにより端子が蓋から飛び出すことがない上下方向にコンパクトな蓄電池を構成することができるようになっている。このような構成とすることで、従来と同様な大きさの蓄電池を構成した場合には、出力を従来に比べて大きくすることができる利点があり、近年用いられている構成である。

そして、このような蓄電池として、図４に示すように、電槽を閉じるための合成樹脂製の蓋２に、切欠き部３又は凹部を形成し、切欠き部３又は凹部に端子４を備え、電槽から延びる、電力を取り出すための極柱５が挿入されて溶接される筒状のブッシング６を蓋２内に備え、このブッシング６の上部側とブッシング６と水平方向で並置される端子４の下部側とを連結するための導通部７を備え、蓋２内に備えさせたブッシング６を上方から覆うための補助蓋９を備えてなる蓄電池において、端子４とブッシング６と導通部７とが一体成形により端子部８を構成するとともに、前記導通部７の側面に外側に突出する環状の突起部７Ｔを備え、端子部８のうちの少なくともブッシング６の下側部分６Ｂと該導通部７とがインサート成形により蓋２に埋め込まれているものが公知である（特許文献１参照）。また、特許文献２にも、端子とブッシングと導通部とが一体成形により構成された同様の端子部の一部がインサート成形により蓋に埋め込まれている蓄電池が示されている。そして、このような端子とブッシングと導通部とが一体成形により構成された端子部を採用することにより極板高さを上げることができ、極板の大型化に対応できる。

一方、小さな極板に対応した既存電池として、上記のようなブッシングのない樹脂巻き端子を用いた蓄電池があるが、端子とブッシングと導通部とが一体成形により構成された端子部を備えた蓄電池については、既存電池との互換性を持たせるために、端子の位置を共通化する必要があり、また、正極と負極とで端子部品を共通化するために、端子とブッシング（ストラップの極柱部）は、上方からみて直線状に配置する必要がある。

特開２００９−０４３４４１号公報 ＷＯ ２００９／１３１２２８ Ａ１

本発明は、上記のような課題を解決しようとするものであり、蓋のコンパクト化、既存電池との端子位置の共通化、正負極端子部品の共通化を図ることができ、また、外観の改善された蓄電池用蓋、蓄電池用蓋の射出成形方法、およびその蓄電池用蓋を備えた蓄電池を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
（１）電槽を閉じるための合成樹脂製の蓋に、切欠き部又は凹部を形成し、前記切欠き部又は凹部に端子を備え、前記電槽内の極板群から延びる極柱が挿入されて溶接される筒状のブッシングを前記蓋内に備え、前記ブッシングの上部側と、前記ブッシングと水平方向で並置される前記端子の下部側とを連結する導通部を備え、前記端子とブッシングと導通部とが一体成形により端子部を構成するとともに、前記端子部のうちの少なくともブッシングの下側部分と前記導通部とがインサート成形により前記蓋に埋め込まれ、前記ブッシングを上方から覆う補助蓋を備えてなる蓄電池用蓋において、正極及び負極を構成する２つの前記端子部を上方からみて直線上に前記蓋の左右短側面に沿って配置し、前記ブッシングの周囲に位置する前記蓋の左右短側面の縦板部に上方からみて前記左右短側面方向に弧状凸部を形成すると共に、前記ブッシングの上部における極柱との溶接部の周囲にそれぞれ壁を形成し、前記蓋の弧状凸部と前記ブッシング上部の壁との間に溝部を設けて、前記補助蓋を嵌合したことを特徴とする蓄電池用蓋である。
（２）前記溝部の底面から下方へと連なる合成樹脂の一部に前記溝部の底面から下方に向けて穴を設けたことを特徴とする前記（１）の蓄電池用蓋である。
（３）隔壁によって内部が複数のセルに区画され、各セルに極板群が収納され、前記極板群から延びる極柱を有する合成樹脂製の電槽と、前記電槽を上方から被覆する合成樹脂製の蓋とを備えた蓄電池において、前記合成樹脂製の蓋として前記（１）又は（２）の蓄電池用蓋を用いることを特徴とする蓄電池である。

本発明における蓄電池用蓋を採用することにより、蓋のコンパクト化、既存電池との端子位置の共通化、正負極端子部品の共通化を図ることができ、また、このようにコンパクト化、共通化した場合に外観の改善された蓄電池用蓋が得られるという効果を奏する。

本発明の蓄電池の斜視図である。 本発明の蓄電池用蓋の平面図である。 本発明の補助蓋が装着される前の蓄電池用蓋のブッシング部分の断面図である。 従来の補助蓋が装着された蓋に埋設された端子部の断面図である。

図１に、本発明の蓄電池の斜視図を示す。この蓄電池１０は、平面視矩形状の電槽１と、この電槽１の上端開口を閉じるための平面視矩形状の合成樹脂製の蓋２と、この蓋２の上端開口を閉じるための補助蓋９とを備えている。

図１に示すように、長方形状の蓋２の４つの角部のうち、蓋２の一方の長辺の両側となる２つの角部にそれぞれ、切欠き部３を形成し、それら切欠き部３，３に正極及び負極を構成する端子４，４（右側の端子が負極端子で左側の端子が正極端子になっている）をそれぞれ配置して、蓋２の上端２Ａよりも端子４，４の上面板部４Ａ，４Ａの上面が突出することがないようにしている。ここでは、端子４，４を蓋２の角部に形成した切欠き部３，３に配置しているが、上記の本発明（１）の蓋においては、蓋２の内側に入り込んだ部分に凹部を形成して、それら形成した凹部のそれぞれに、端子４，４を配置してもよい。

本発明（１）の蓄電池用蓋においては、既存電池との互換性を持たせるために、蓋２の端子４，４の位置を共通化する必要があり、また、正極と負極とで端子部品を共通化するために、図２に示すように、端子４，４、ブッシング６，６、及び端子４，４の下部側とブッシング６，６の上部側とを連結した導通部（膨出部２Ｆ，２Ｆの下に位置する）が一体成形された２つの端子部（正極及び負極を構成する）は、上方からみて直線状に配置する必要がある。
また、ブッシング６の上部においては、極柱とブッシング６との溶接部によって漏液の防止を図っているが、図２及び図３に示すように、ブッシング６の上部の周囲にヒートシールの壁（リブ）２Ｒを形成し、蓋２と補助蓋（上蓋）９とをヒートシール（溶着）によって接合することで、漏液が外部に及ばないようにしている。このような壁２Ｒを形成する場合、壁２Ｒの外側には溝部２Ｍを設ける必要があるが、電池の長側面の寸法が決まっているため、その部分の縦板部２Ｃを弧状凸部２Ｄにしなければならない。
そのために、本発明（１）の蓄電池用蓋においては、図１及び図２に示すように、正極及び負極を構成する２つの端子部（ブッシング６，６と水平方向で並置される端子４，４の下部側とをそれぞれ連結する導通部を備えた２つの端子部）を上方からみて直線上に蓋２の左右短側面に沿って配置し、２つのブッシング６，６の周囲に位置する蓋２の左右短側面の縦板部２Ｃ，２Ｃに弧状凸部２Ｄ，２Ｄを形成すると共に、２つのブッシング６，６の上部における極柱との溶接部の周囲にそれぞれ壁２Ｒ，２Ｒを形成し、弧状凸部２Ｄ，２Ｄと壁２Ｒ，２Ｒとの間に溝部２Ｍ，２Ｍを設けて、補助蓋９を嵌合する。

本発明（３）は、本発明（１）の蓄電池用蓋の射出成形方法であり、蓋２の成形金型の左右短側面の一部に弧状凸部を設け、正極及び負極からなる２つの端子部を上方からみて直線上に蓋２の成形金型の左右短側面に沿って配置し、２つのブッシング６，６の周囲に位置する蓋２の左右短側面の縦板部２Ｃ，２Ｃに弧状凸部２Ｄ，２Ｄが形成され、２つのブッシング６，６の上部の周囲にそれぞれ壁２Ｒ，２Ｒが形成され、弧状凸部２Ｄ，２Ｄと壁２Ｒ，２Ｒとの間に溝部２Ｍが形成されるように、加工した金型（溝部２Ｍが形成されるような凸部が形成された上型）を配置して、合成樹脂を射出成形する。

本発明（１）及び（３）において、左右短側面の縦板部２Ｃの一部に弧状凸部２Ｄを設けるように蓋２を射出成形すると、弧状凸部２Ｄにヒケ（へこみ）を生じる場合がある。そこで、本発明（２）の蓄電池用蓋においては、このような弧状凸部２Ｄのヒケを防止する目的で、図２及び図３に示すように、蓋２の弧状凸部２Ｄと壁２Ｒとの間に形成された溝部２Ｍの底面から下方へと連なる合成樹脂の一部に前記溝部の底面から下方に向けて穴２Ｅを設ける。
このように穴２Ｅを設けることにより、弧状凸部２Ｄの収縮が抑制されてヒケが防止され、外観の改善された蓄電池用蓋が得られる。

本発明（４）は、本発明（２）の蓄電池用蓋の射出成形方法であり、蓋２の成形金型の左右短側面の一部に弧状凸部を設け、正極及び負極からなる２つの端子部を上方からみて直線上に蓋２の成形金型の左右短側面に沿って配置し、２つのブッシング６，６の周囲に位置する蓋２の左右短側面の縦板部２Ｃ，２Ｃに弧状凸部２Ｄ，２Ｄが形成され、２つのブッシング６，６の上部の周囲にそれぞれ壁２Ｒ，２Ｒが形成され、弧状凸部２Ｄ，２Ｄと壁２Ｒ，２Ｒとの間に溝部２Ｍが形成され、さらに、溝部２Ｍの底面から下方へと連なる合成樹脂の一部に前記溝部の底面から下方に向けて穴２Ｅが形成されるように、加工した金型（溝部２Ｍ及び穴２Ｅが形成されるような凸部が形成された上型）を配置して、合成樹脂を射出成形する。

図１に示すように、端子４は、空洞部を有する立方体状又は直方体状であり、天板部４Ａと、この天板部４Ａの４辺から下方へ垂下している前板部４Ｂと、後板部４Ｃと、左板部４Ｄ、右板部４Ｅとを備え、天板部４Ａと前板部４Ｂには、ボルト（図示せず）を貫通させるための貫通孔４Ｋ１，４Ｋ２が形成され、右板部４Ｅには、空洞部にナット（図示せず）を横方向から挿入するための四角孔が形成されている。
このような端子４及びナットを採用し、外部リード線を接続したい端子４の貫通孔として、天板部又は前板部のいずれかの貫通孔４Ｋ１，４Ｋ２を選択し、その選択した貫通孔とナットのネジ孔とが一致するように、ナットの向きを変更して端子の空洞部に挿入し、続いて、ボルトを上面の貫通孔４Ｋ１及び前面の貫通孔４Ｋ２のいずれか一方から挿入し、ボルトの先端をナットに螺合させることができる。そして、これらボルトとナットの間に、図示していない外部リード線（電装品等に接続可能な線）等を挟み込んで固定する。

本発明の蓄電池用蓋の基本的な構造は、図４に示す従来のものと同様である。以下、図４に基づいて、本発明の蓄電池用蓋の構造について説明する。前記蓋２内には、電槽１の極板群（図示せず）から延びる、電力を取り出すための極柱５が挿入されて溶接される筒状のブッシング６が備えられている。ブッシング６の上部側と該ブッシング６と水平方向で並置される端子４の下部側とを連結するための導通部７を備え、端子４とブッシング６と導通部７とを鉛又は鉛合金にて一体成形することにより端子部８を構成している。図４に示す５Ａは、前記極柱５の下端に一体化されたストラップである。また、図に示す黒く塗りつぶしている部分Ｂは、前記ブッシング６と極柱５とがバーナー溶接された溶接部を示し、半田付けに比べて強度面において有利になる。

さらに、前記蓋２内に備えさせたブッシング６を上方から覆う、つまり蓋２の上端２Ａの開口を閉じるための矩形状（長方形）の補助蓋９を備えている。この補助蓋９はリブ９Ｒ（９ｒ）の下側と蓋２のリブ２Ｒ（２ｒ）の上側をそれぞれ熱溶融してから蓋２に被せて圧着することによって、蓋２の開口を密閉した状態で固着できるようになっている。図２に示すように、蓋２の底面２Ｂから上方へ立ち上げた平面視矩形状の縦板部２Ｃの上端２Ａよりも少し下がった位置に天板部２Ｇを備え、その天板部２Ｇの外周縁に、縦板部２Ｃとほぼ平行となる環状のリブ２Ｒ（図４においては、ブッシングの周囲に形成され、天板部２Ｇの外周縁から内部に入り込んだ部分を２ｒと表示）を備えることによって、補助蓋９の外周縁に備えたスカート部９Ｓが入り込む溝（凹部）２Ｍを形成している。また、補助蓋９の内面（下面）のうちの蓋２側のリブ２Ｒ（２ｒ）に対応する位置に、該リブ２Ｒ（２ｒ）に溶着されて密閉するためのリブ９Ｒ（図４においては、補助蓋９の外周縁から内部に入り込んだ部分を９ｒと表示）を形成している。そして、補助蓋９のリブ９Ｒ（９ｒ）の下側と蓋２のリブ２Ｒ（２ｒ）の上側をそれぞれ熱溶融してから、補助蓋９のスカート部９Ｓ（９Ｓを設けないで、９Ｒと一体としてもよい）を溝部２Ｍ内に入り込ませるとともに補助蓋９のリブ９Ｒ（９ｒ）を蓋２のリブ２Ｒ（２ｒ）に押し付けることによって、補助蓋９のリブ９Ｒ（９ｒ）を蓋２のリブ２Ｒ（２ｒ）に溶着することでリブ９Ｒ（９ｒ）、リブ２Ｒ（２ｒ）によって囲まれた内側を密閉状態にすることができるようにしている。
また、蓋２には、６個に区画されたセルにそれぞれ電解液を注液するための注液口２Ｈ、縦板部２Ｃに形成された排気孔２Ｋに至る排気経路が設けられているが、該排気経路にもリブ２Ｒが形成され、このリブ２Ｒに対応する補助蓋９の内面（下面）にもリブ９Ｒが形成され、上記と同様に溶着されている。

本発明においては、図２に示すように、２つのブッシング６，６の周囲に位置する蓋２の左右短側面の縦板部２Ｃ，２Ｃに形成された弧状凸部２Ｄ，２Ｄと、２つのブッシング６，６の上部における極柱との溶接部の周囲にそれぞれ形成された壁（リブ）２Ｒ，２Ｒとの間に溝部２Ｍ，２Ｍが設けられることに特徴を有するが、溝部２Ｍは、上記の箇所以外に、蓋２の長手方向の縦板部２Ｃとリブ２Ｒとの間、蓋２の上端２Ａとリブ２Ｒとの間にも設けられ、補助蓋９は、このようにして設けられた蓋２上面の中央部の天板部２Ｇを囲む溝部２Ｍを覆うように、蓋２に接合されて固定される。接合方法の一例を上記に示したが、本発明は、これに限定されるものではない。

前記端子部８のうちのブッシング６の上側部分６Ａを除いた下側部分６Ｂと導通部７とがインサート成形により前記蓋２に埋め込まれている。前記蓋２の縦板部２Ｃから端子４側へ膨出した膨出部２Ｆ，２Ｆにて導通部７の縦板部７Ｂが覆われている。前記のようにブッシング６が蓋２にインサート成形され、さらにブッシング６の外側に上下方向に沿って複数の環状の突起部６Ｔを備えるようにすることが好ましい。そうすることにより、蓄電池１０からの電解液がブッシング６と蓋２との間から上方の蓋２の空間Ｋ内に移動し難くなるが、万一その電解液がブッシング６と蓋２との間から上方の蓋２の空間Ｋ内に移動してきたとしても、リブ９Ｒ（９ｒ），２Ｒ（２ｒ）によって囲まれた内側を密閉状態にしているから、補助蓋９の表面（蓄電池１０の外部）に漏出し難い。

前記導通部７が、前記ブッシング６の上部から水平方向に延びる第１水平板部７Ａと、この第１水平板部７Ａの端部から下方へ垂下する縦板部７Ｂと、この縦板部７Ｂの下端から水平方向へ延びて前記端子４の下部に接続される第２水平板部７Ｃとからなり、縦板部７Ｂの中央部付近に外側に突出する環状の突起部７Ｔを２個（１個又は３個以上でもよい）、所定間隔を隔てて備えるようにしてもよい。この場合、前述のように、蓋２の上部の空間Ｋ内に移動してきた電解液が導通部７と蓋２の膨出部２Ｆの間を通って端子４に移動することを突起部７Ｔ，７Ｔにて一層確実に阻止することができるようになる。
なお、突起部７Ｔは、上記のように、電解液の端子４への移動を阻止するためのものであるから、その沿面距離が長くできる形状、例えば環状の凹部にしてもよく、この環状の凹部と前記環状の突起部７Ｔとを組み合わせてもよい。

本発明の蓄電池用蓋は、空洞部を有する端子４と、電槽内の極板群から延びる極柱５が挿入されて溶接される筒状のブッシング６と、ブッシング６の上部側と端子４の下部側とを連結する導通部７とを一体成形により構成した上記のような端子部８を採用し、端子４の空洞部にナットを挿入してインサート成形したものであるが、その端子部８の製造方法は以下のとおりである。

まず、端子４とブッシング６と導通部７を、鉛又は鉛合金の鋳造法を採用して一体成形することにより端子部８を作製する。立方体状又は直方体状の端子４が空洞部を有し、その端子４に、貫通孔４Ｋ１，４Ｋ２が上面板部４Ａ及び前面板部４Ｂに形成されるように、金型を用いて鉛又は鉛合金を鋳造することが好ましい。
鉛合金としては、Ｐｂ−Ｃａ−Ｓｎ系合金、Ｐｂ−Ｓｎ系合金、Ｐｂ−Ｃａ系合金、Ｐｂ−Ｓｂ系合金等を用いることができる。

蓄電池への外部リード線の接続時に、ナットを端子の空洞部に挿入するが、この場合には、図４に示すように、端子４の下端に蓋成形時の樹脂にて埋設されてアンカー効果を発揮する板状で小判状のアンカー部４Ｔを一体形成すれば、アンカー効果を奏することができる。アンカー部４Ｔを別体形成して、端子４の下端に溶接等により一体化してもよい。アンカー部４Ｔは、端子４の下端に一体形成されている平板状の底部４Ｆから下方に一体的に延びる連結部４Ｇの下端に、該連結部４Ｇよりも平面視において大きな寸法にて一体形成されている。

前記のように、端子４は、アンカー部４Ｔと、導通部７と、ブッシング６の３箇所に渡って蓋２に埋設されていることから、蓋２に端子部８を強固に一体化することができ、端子部８が蓋２から離脱し難くすることができるようになっている。蓋２及び補助蓋９の材料としては、ポリプロピレン樹脂等の熱硬化性樹脂が好ましいが、他の合成樹脂であってもよい。なお、蓋２に補助蓋９を熱溶着する場合には、両者の材料は同一であることが好ましい。

本発明の蓄電池用の蓋は、通常の鉛蓄電池の電槽、すなわち、隔壁によって内部が複数のセルに区画され、各セルに極板群が収納され、前記極板群から延びる極柱を有する合成樹脂製の電槽に適用でき、上記のように、電槽内の極板群から延びる極柱を、上方から被覆した蓋のブッシングに溶接することにより、電力を取り出すようにすることができる。

１：電槽、２：蓋、２Ａ：上端、２Ｂ：底面、２Ｃ：縦板部、２Ｄ：弧状凸部、２Ｅ：合成樹脂の穴、２Ｆ：膨出部、２Ｇ：天板部、２Ｈ：注液口、２Ｋ：排気孔、２Ｍ：溝部、２Ｒ（２ｒ）：壁（リブ）、３：切欠き部、４：端子、４Ａ：天板部、４Ｂ：前板部、４Ｃ：後板部、４Ｄ：左板部、４Ｅ：右板部、４Ｆ：底部、４Ｇ：連結部、４Ｋ１，４Ｋ２：貫通孔、４Ｔ：アンカー部、５：極柱、６：ブッシング、６Ａ：上側部分、６Ｂ：下側部分、６Ｔ：突起部、７：導通部、７Ａ：水平板部、７Ｂ：縦板部、７Ｃ：水平板部、７Ｔ：突起部、８：端子部、９：補助蓋、９Ｒ（９ｒ）：リブ、９Ｓ：スカート部、１０：蓄電池、Ｂ：溶接部分、Ｋ：空間

Claims (3)

1. 電槽を閉じるための合成樹脂製の蓋に、切欠き部又は凹部を形成し、前記切欠き部又は凹部に端子を備え、前記電槽内の極板群から延びる極柱が挿入されて溶接される筒状のブッシングを前記蓋内に備え、前記ブッシングの上部側と、前記ブッシングと水平方向で並置される前記端子の下部側とを連結する導通部を備え、前記端子とブッシングと導通部とが一体成形により端子部を構成するとともに、前記端子部のうちの少なくともブッシングの下側部分と前記導通部とがインサート成形により前記蓋に埋め込まれ、前記ブッシングを上方から覆う補助蓋を備えてなる蓄電池用蓋において、正極及び負極を構成する２つの前記端子部を上方からみて直線上に前記蓋の左右短側面に沿って配置し、前記ブッシングの周囲に位置する前記蓋の左右短側面の縦板部に上方からみて前記左右短側面方向に弧状凸部を形成すると共に、前記ブッシングの上部における極柱との溶接部の周囲にそれぞれ壁を形成し、前記蓋の弧状凸部と前記ブッシング上部の壁との間に溝部を設けて、前記補助蓋を嵌合したことを特徴とする蓄電池用蓋。
2. 前記溝部の底面から下方へと連なる合成樹脂の一部に前記溝部の底面から下方に向けて穴を設けたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池用蓋。
3. 隔壁によって内部が複数のセルに区画され、各セルに極板群が収納され、前記極板群から延びる極柱を有する合成樹脂製の電槽と、前記電槽を上方から被覆する合成樹脂製の蓋とを備えた蓄電池において、前記合成樹脂製の蓋として請求項１又は２に記載の蓄電池用蓋を用いることを特徴とする蓄電池。

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