JP2002190329A

JP2002190329A - 鉛蓄電池再生方法および鉛蓄電池再生装置

Info

Publication number: JP2002190329A
Application number: JP2000388955A
Authority: JP
Inventors: Tomotaka Marui; 丸井智敬; Norihiro Oishi; 大石典弘
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2000-12-21
Publication date: 2002-07-05

Abstract

(57)【要約】一回以上の充電と短絡に近い大電流放電をおこなうこと
で、電極・電路に付着堆積した高抵抗物質の減少現象を
起こし、鉛蓄電池を再生する方法（特願２０００−２９
２４００）の改良改善である。鉛蓄電池に高電圧発生手
段を接続し高電圧を印可する工程、鉛蓄電池に電流制限
手段を接続し短絡に近い大電流放電する放電工程を、充
電工程後の鉛蓄電池の状態に応じて選択的に実施する鉛
蓄電池再生方法である。必要に応じて超音波などで振動
を電極に与え、高抵抗物質をとりやすくする。【課題】鉛蓄電池の再生、再利用。【解決手段】鉛蓄電池の充電電圧より高い電圧を発生す
る高電圧発生器、鉛蓄電池の短絡放電電流を下げる電流
制限器、および再生対象蓄電池の充電後の状態に応じて
前記高電圧発生器か電流制限器に選択的に接続する充電
後工程選択手段、さらに超音波振動発生器を有する鉛蓄
電池再生装置によって鉛蓄電池の高抵抗物質を減少させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】長期使用した鉛蓄電池の電極
・電路に付着せる高抵抗物質を減少させることで、これ
を再使用できるよう再生する技術に関する。とりわけ、
同一発明者による特願２０００ー２９２４４０「鉛蓄電
池再生方法および鉛蓄電池再生装置、セル単位の鉛蓄電
池再生方法」の改良改善を目的とする。

【０００２】

【従来の技術】自動車バッテリーとして知られる鉛畜電
池の問題点は、電極に固体硫酸鉛（PbSO4）主体の高抵
抗物質が付着蓄積して、電池電圧が低下してしまうこと
である。図５に劣化バッテリーの参考写真を示す。

【０００３】上記問題について説明する。図７は鉛蓄電
池とその構成セルの模式図、図６がその等価回路であ
る。これは電池を構成するセル「C」が１２セルの場合
を例示した。等価回路では浮遊容量などキャパシタン
ス、インダクタンスは小さいので無視している。

【０００４】それぞれのセルにて、電池としての電圧
源：ＰＳ（Power Source）と内部抵抗：ＩＲ（Inner Re
sistance）をもっていて、それらが直列接続されてい
る。図中のＰＳ、ＩＲ以外の記号は「図面の記号の簡単
な説明」参照のこと。

【０００５】図８は、前記鉛畜電池の電極「２」に固体
硫酸鉛（PbSO4）主体の高抵抗物質「３」が付着蓄積す
る現象を説明する模式図である。充電直後状態「図８
Ａ」から中間状態「図８Ｂ」、その後の状態「図８Ｃ」
のように、電極面に固体硫酸鉛（PbSO4）主体の高抵抗
物質が付着蓄積して、電池電圧が低下してしまう。

【０００６】図８Ｃ状態のまま充電操作なしで使用す
る、あるいは使用休止して放置すると、図２Ｘのように
高抵抗物質「３」が電極面を覆う状態となり、内部抵抗
がきわめて大きくなり充電電圧を印加しても充電電流が
流れない状態になってしまう。

【０００７】通常は適当なタイミングで充電操作、ある
いは自動車のように放電使用中の充電（トリクル充電）
を行うので、「図２Ｘ」のような状態にはならない。た
だし自動車バッテリーも５年以上使用すると見た目も図
５のようになり、電極も「図２Ｘ」状態に近づく。

【０００８】図９が電力半導体を内蔵した「パルス充電
器」の充電電流を示す図である。パルス充電器では電力
用半導体である、サイリスタ、あるいはトライアック、
あるいはゲートターンオフトランジス（ＧＴＯ）、静電
誘導トランジスタ（ＳＩＴ）、あるいは絶縁ゲートバイ
ポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などが使用されていて
電路を高速開閉し、その開閉周期を制御することで平均
充電電流をコントロールしている。

【０００９】電路閉（スイッチオン）で図９に示すよう
なある程度大きなパルス状電流が流れる。充電電流を低
くするためには電路閉の絶対時間と閉状態同士の時間間
隔を大きくとって電流の時間平均をとると低くなるよう
している。これは前記の電力用半導体の公知の電流制御
である。

【００１０】さて次に、高抵抗物質による内部抵抗：Ｉ
Ｒと蓄電池電圧との関係を明確にするため、前記のセル
ひとつに注目し、その外部に２．５オームの抵抗を接続
して電池電圧Vを測定したとする。そのセルは、電池と
しての電圧源：ＰＳと内部抵抗：ＩＲをもつとする。図
１０に等価回路を示す。

【００１１】その測定結果は、内部抵抗：ＩＲをパラメ
ータとして、横軸を電池としての電圧源：ＰＳ、縦軸を
電池電圧Vの測定値とすると図１１となる。

【００１２】ここで、セルの電圧源としての電圧：ＰＳ
（図１１横軸）は電解液の活性化の程度で決まる。その
活性化は充電操作で行われる。つまり図１１の各直線を
右上に移行させるのが充電操作である。

【００１３】ここで、電極が新品であれば内部抵抗はほ
ぼゼロオーム（ＩＲ＝０オーム）であり、図１１でいえ
ばその一番上のラインとなる。すなわちＰＳ＝電池電圧
である。充電によって電解液が十分に活性化され、電圧
源ＰＳが２．５Vまであがれば、電池電圧V＝２．５Vに
なる。

【００１４】ところが、電極に固体硫酸鉛（PbSO4）主
体の高抵抗物質が付着蓄積すると「内部抵抗：ＩＲ」が
増大する。図１１グラフにて、内部抵抗がゼロでなく、
その値が大きくなるに従い、ＩＲをパラメータとしてグ
ラフはだんだん寝てくる。

【００１５】たとえば、内部抵抗が２．５オームある
と、充電によって電解液が十分に活性化され、電圧源Ｐ
Ｓが２．５Vまであがったとしても、電池電圧Vは定格の
半分の１．２５Vしかでなくなり、使用不能になる。こ
れを図１１の「ａ」点で示す。

【００１６】こうなってしまうと、電解液をすべて新品
に交換し何度も充電してもダメである。従来はこの問題
のため、このような内部抵抗が大きくなったセルをもつ
鉛蓄電池はセル単位に分解し、電極の再生プロセスの実
施、および清掃や電極の交換を行っていた。

【００１７】鉛蓄電池の分解コスト、清掃交換コストは
電池買い替えとさほど変わらないレベルであるため、安
価な電極再生技術が求められていた。

【００１８】公知の電極再生技術を調査するため、特許
庁電子図書館の特許公報フロントページ検索を「電池」
「再生」のキーワードのアンドをとって２０００年１１
月１７日に実行したところ、３０９件のヒットがあっ
た。その中で本案に近いものを引用する。

【００１９】充電の改善として新規な電解液を考案した
ものが、特許２７３６２４３「鉛蓄電池用再生液及びそ
れを用いた鉛蓄電池並びに鉛蓄電池の再生可否判定方法
（１９９５．９．２９出願：藤田賢一）」である。これ
は充電操作にて新規な電極活性化を実現するものであ
る。

【００２０】特許２７３６２４３では、水系で炭素陽極
の電解酸化により得られた炭素懸濁液からなる鉛蓄電池
の電解液をクレームしている。この電解液で鉛蓄電池の
陽極が電気化学的にドーピングされ活性化される、と主
張している。

【００２１】特開２０００ー４０５３７「鉛蓄電池の再
生方法（１９９８．７．２４出願：株式会社テック）」
は、上記特許２７３６２４３の電極活性化工程と電極の
高抵抗物質削減工程との組み合わせによる電極再生技術
である。

【００２２】この高抵抗物質削減工程は、本案に類似し
ている。すなわち、電極に付着した高抵抗物質を外部か
らのパルス電圧で直流パルス電流を流して排除しようと
いうものである。

【００２３】ただしこれは、前記特許２７３６２４３と
の組み合わせ技術である。具体的には「パルス電流を流
して電極表面に析出した硫酸鉛を減少させる」第一工程
と、特許２７３６２４３記載の電池の陽極を電気化学的
ドーピングする第二工程とを含むことが必須で、本案は
このような組み合わせは必要としない。

【００２４】上記特開２０００ー４０５３７では第一工
程を「サルフェ−ション除去工程」、第二工程を「電極
活性化工程」と呼んでいる。基本的に特開２０００ー４
０５３７は、回収電池を分解して処理する工程と考えて
いる。そのため本案のように「分解せずに」放電するこ
とや高電圧あるいは振動という物理衝撃で再生する考え
方ではない。

【００２５】また、先願である発明者の特願２０００ー
２９２４４０に記載されている内部抵抗値の計算法につ
いては、同様の技術が特開２０００ー２９９１３７「二
次電池の状態判定方法及び状態判定装置、並びに二次電
池の再生方法(１９９９、４.２６出願:トヨタ自動車)」
および特開平７−２９６１４「蓄電池監視（１９９３．
７．９出願：日本電池）」に記載されている。

【００２６】一方、発明者らの特願２０００ー２９２４
４０「鉛蓄電池再生方法および鉛蓄電池再生装置、セル
単位の鉛蓄電池再生方法」においては、鉛蓄電池の電極
・電路でジュール発熱を発生せしめ核沸騰状態として、
高抵抗物質の剥離を生ぜしめている。

【００２７】これを図１３に示す。特願２０００ー２９
２４４０では低抵抗負荷「５」あるいは電力用半導体に
よる電流制限器「６」によって制限した大電流で放電す
る。すなわち、充電後の鉛蓄電池にて短絡時のような大
電流で焼損しない程度におさえた大電流を流す。

【００２８】「図１３Ｄ」が上記大電流放電によって、
とりわけ抵抗の大きな電極・電路の高抵抗物質部分に
て、ジュール発熱が発生している状態である。ここでそ
の発熱部分を核とした核沸騰が起こる。

【００２９】その後「図１３Ｅ」のごとく沸騰部分から
の高抵抗物質の剥離、「図１３Ｆ」のごとく高抵抗物質
の溶解がおこり電池表面から高抵抗物質がなくなり電極
が再生される。

【００３０】特願２０００ー２９２４４０では高抵抗物
質の溶解が起こりやすいように、電解液には酸性物質、
とりわけ硫酸を添加しておくことが望ましいとしてい
る。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】本案は、上記特願２０
００ー２９２４４０「鉛蓄電池再生方法および鉛蓄電池
再生装置、セル単位の鉛蓄電池再生方法」の改良改善を
目ざすものである。

【００３２】上記特願２０００ー２９２４４０の問題点
は、充電できない鉛蓄電池は再生できない、ということ
である。つまり、特願２０００ー２９２４４０は、電極
の再生エネルギーを再生対象物の充電エネルギーにたよ
る考えである。

【００３３】そのため、図５写真、あるいは図２Ｘ状態
の高抵抗物質がびっしりついた、重傷の「古参」蓄電池
に対しては無力である。いくら充電してエネルギーを蓄
積しようとしても不可能だからである。

【００３４】鉛蓄電池の再生リサイクルを目的とするな
ら、この問題は大きい。重傷の「古参」蓄電池が処分場
に多量に集積されているからである。

【００３５】

【本発明の原理】本案では、外部の電圧源から再生エネ
ルギーを非定常の高電圧、およびこれに重ねて物理振動
エネルギーを加え、高抵抗物質の排除をはかる。びっし
りこびりついた高抵抗物質を、部分的に破壊する工程を
特願２０００ー２９２４４０に追加してこれと組み合わ
せるわけである。

【００３６】本案では、特願２０００ー２９２４４０で
自ら充電されるエネルギーに依存していた再生エネルギ
ーを、外部の電圧源「高電圧発生器」からのエネルギ
ー、およびこれに重ねて「振動発生器」から物理振動エ
ネルギーとして供給して高抵抗物質の排除をはかる。

【００３７】ここでいう再生エネルギーとは、高抵抗物
質の剥離・分解等に要するエネルギーである。

【００３８】ところで、特開２０００ー４０５３７「鉛
蓄電池の再生方法（１９９８．７．２４出願：株式会社
テック）」においても、外部電気エネルギーを「直流パ
ルス電流」で与えることが開示されている。

【００３９】ここで「直流パルス電流」とは、図９に示
したごとく直流の充電電圧を商用の交流電源から、サイ
リスタ、あるいはトライアック、あるいはゲートターン
オフトランジス（ＧＴＯ）、静電誘導トランジスタ（Ｓ
ＩＴ）、あるいは絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
（ＩＧＢＴ）など電力用半導体による静止開閉器で発生
する公知のものである。

【００４０】特開２０００ー４０５３７でいう「直流パ
ルス電流」を流す「パルス電圧」のピークは、蓄電池の
端子電圧よりも十分に高い、と記載されている。しか
し、せいぜい端子電圧の２倍程度で通常の「パルス充電
器」の電圧ピーク最大値である。

【００４１】本案の高電圧とは、上記の電圧レベル以上
のものであり、電圧印可にあわせて振動も付与すること
で、より大きな再生効果をうるものである。

【００４２】すなわち本案は一回以上の充電・放電をお
こなうことで、電極・電路に付着堆積した高抵抗物質の
減少現象を起こし、鉛蓄電池を再生するという特願２０
００ー２９２４４０、あるいは特開２０００ー４０５３
７記載の方法に対して、次の新規アイデアを主張する。

【００４３】それは充電工程後の鉛蓄電池の状態に応じ
て、鉛蓄電池に高電圧発生手段を接続し高電圧を印可す
る高電圧印可工程、あるいは鉛蓄電池に電流制限手段を
接続し放電する放電工程を、選択的に実施する、という
ことである。図１にその操作フローチャートを示す。
（請求項１）

【００４４】上記鉛蓄電池の状態に応じた選択とは、充
電後の鉛蓄電池の電圧値にもとづいた選択、あるいは前
回の充電工程後の電圧と今回の充電工程後の電圧との差
の値にもとづいて選択するものである。（請求項２）

【００４５】この選択は、具体的にはたとえば充電後電
圧が蓄電池定格に対しておおむね１０％の電圧値「ｖ
ｘ」が得られているか否か、あるいは前回充電に対して
５％以上の電圧上昇が得られたかどうか、である。

【００４６】前記「ｖｘ」は、特願２０００ー２９２４
４０の方法で再生可能である実績電圧で実験的に決定す
ればよい。

【００４７】また本案は振動発生手段を兼備し、高電圧
印可工程において、電圧印可中、あるいは電圧印可の直
前、あるいは電圧印可の直後に、前記振動発生手段によ
って再生対象鉛蓄電池に振動を与えるものである。（請
求項３）

【００４８】さらにまた、本案の振動付与は、特願２０
００ー２９２４４０でいう短絡に近い大電流の放電工程
においても、放電中、あるいは放電の直前、あるいは放
電の直後に付与してもよい。（請求項４）

【００４９】振動発生手段の振動ソースは任意のもの、
すなわち機械的振動でも、超音波により誘起された高周
波振動でも、電場・磁場・電磁場により誘起された振動
のいずれでもよい。（請求項５）

【００５０】本案における高抵抗物質の減少現象につい
て模式的に図２に示す。高電圧の印可、振動の付与によ
って、図２Ｘのように高抵抗物質がびっしりついた状態
から、図２Ｙのように一部分に高抵抗物質の破壊（減
少）部分をつくる。その後、図２Ｚのように高抵抗物質
のさらなる減少を誘起させる。

【００５１】図２Ｚのように顕著に高抵抗物質が減少さ
れれば、次回の充電で電圧が向上する。これを繰り返す
ことで充電電圧が上がれば、特願２０００ー２９２４４
０でいう自己放電操作（図１３）が可能になる。

【００５２】高抵抗物質減少の主たる要因は研究中であ
る。おそらく高抵抗物質と内部電極・内部電路との接触
界面の電流による電気物理・化学作用、あるいは外部か
ら伝搬された振動エネルギーの機械的作用・共振作用に
よるエネルギー、あるいは前記電気物理・化学作用と前
記機械的作用・共振作用によるエネルギーの相乗効果に
より生じるものと推定している。（請求項６）

【００５３】上記電気物理・化学作用は、ジュール発
熱、あるいは電流変化による振動エネルギーの発生であ
って、高抵抗物質を減少させる現象は具体的には、接触
界面物質の溶融、剥離によるものである。（請求項７）

【００５４】本案にても、特願２０００ー２９２４４０
同様に再生対象の鉛蓄電池の電解液中に、高抵抗物質の
分解反応促進剤を添加すると図１３Ｆのように熱酸状態
で高抵抗物質が溶解してイオン化するので好適である。
（請求項８）

【００５５】反応促進剤は酸性物質（請求項９）、さら
に好適には、硫酸、あるいは塩酸、あるいは硝酸、ある
いは硫酸鉛を分解すべく調合された複数の酸の混合液で
あればよい（請求項１０）

【００５６】当然ながら電解液の温度は高いほうがよ
い。したがって電解液を常温以上に加熱する加熱手段
（ヒータ）を兼備し、前記加熱手段で鉛蓄電池の電解液
を常温以上に保ち充電・放電をおこなうとよい。（請求
項１１）

【００５７】

【発明の実施の形態】本案を実施する装置は、鉛蓄電池
の充電器、鉛蓄電池の充電電圧より高い電圧を発生する
高電圧発生器、鉛蓄電池の放電電流を下げる電流制限
器、および再生対象蓄電池の充電後の状態に応じて前記
高電圧発生器か電流制限器に選択的に接続する充電後工
程選択手段を有する鉛蓄電池再生装置である。（請求項
１２）

【００５８】ここで電流制限器を抵抗器として、かかる
抵抗による電圧ドロップにより短絡した際の放電大電流
を下げる、としてもよいし（請求項１３）、電流制限器
を電力用半導体として、かかる半導体による電路の高速
開閉によって平均的に放電電流を下げる、としてもよ
い。（請求項１４）

【００５９】また、充電後工程選択手段の選択は、充電
後の鉛蓄電池の電圧値によるものである、あるいは前回
と今回の充電工程後の電圧値の差の値によるものであれ
ばよい。これは公知の電圧測定回路を設ければ簡単に実
現できる。（請求項１５）

【００６０】さらに振動発生器を兼備し、再生対象の鉛
蓄電池に高電圧発生器を接続中に、あるいは接続前後
に、前記振動発生器により再生対象鉛蓄電池に振動を与
えればよい。（請求項１６）

【００６１】もちろん前述のように振動発生器は、機械
的振動発生器、あるいは超音波振動発生器、あるいは電
磁振動発生器のいずれか、あるいはそれらの組み合わせ
でよい。（請求項１７）

【００６２】

【実施例】電圧発生器７による蓄電池の高電圧印可操作
を模式的に図３に示す。その印可電圧、あるいは電流の
時間パターンを公知の充電電圧（電流）と比較して図４
に示す。

【００６３】電圧発生器は、放電電流を制御量、発生電
圧を操作量とする制御機能を具備するものであればよ
い。

【００６４】前記の制御機能は、高抵抗物質の減少現象
が生じる臨界電流以上の放電電流を連続して流す、ある
いは不連続に流す制御である。

【００６５】それらのどの電流パターンがよいかは鉛蓄
電池によってまちまちであるので実験的に決定する。そ
して、決定された電流パターンを制御指令として装置に
インプリメントする。（請求項１８）

【００６６】ここでいう、臨界電流以上の放電電流を不
連続に流す制御については、商用の「パルス充電器」の
パルス電流、パルス電圧ではなく、もっと時間間隔の長
い高電圧印加である方がよい。

【００６７】具体的には、２０ミリ秒より長い時間間隔
で電流制御指令を繰り返す。（請求項１９）あるいは、
商用のパルス充電器の開閉指令周波数未満の周波数で開
閉指令を出して、臨界電流以上の放電電流を繰り返し流
すものである。（請求項２０）

【００６８】また、臨界電流以上のピーク放電電流をも
つ単独パルス電圧の発生指令を出すものでもよい（請求
項２１）。要するに図２Ｙで示すように高抵抗物質を部
分的に破壊するようなインパクト・エネルギーが供給さ
れればよい。

【００６９】高電圧印可、放電という操作の操作量とタ
イミング、充電・放電の繰り返し回数を決めるには、鉛
蓄電池の内部抵抗の推定手段を有し、それをもとに決定
すれば好適である。（請求項２２）

【００７０】内部抵抗の推定については、特願２０００
ー２９２４４０に記載されている内部抵抗値の計算法、
特開２０００ー２９９１３７「二次電池の状態判定方法
及び状態判定装置、並びに二次電池の再生方法(１９９
９、４.２６出願:トヨタ自動車)」および特開平７−２９
６１４「蓄電池監視（１９９３．７．９出願：日本電
池）」に記載されている公知の推定方法のいずれかを採
用すればよい。

【００７１】また、振動付与についても同様に上記鉛蓄
電池の内部抵抗の推定値にもとづいて、振動強度と振動
付与のタイミングを決定すれば好適である。（請求項２
３）

【００７２】高電圧発生器については、静電気の蓄積充
電器とキャパシタ−（コンデンサー）で構成されたもの
であって、キャパシタ−に静電気の蓄積充電器から電荷
をチャージして高電圧インパルスとして蓄電池にあたえ
るようにしてもよい。（請求項２４）

【００７３】さらにまた、電流制限器の電力用半導体
は、サイリスタ、あるいはトライアック、あるいはゲー
トターンオフトランジス（ＧＴＯ）、静電誘導トランジ
スタ（ＳＩＴ）、あるいは絶縁ゲートバイポーラトラン
ジスタ（ＩＧＢＴ）といった公知のデバイスを利用して
装置を構成すればよい。（請求項２５）

【００７４】本案の好適な実施例図を図１４に示す。図
１４では、図１にて点線で示す工程の選択等を担う制御
装置は省略してある。および各工程の切り替えのための
直流主回路の切り替えスイッチも省略してある。

【００７５】図１４の充電器４にて通常の充電を行う。
ここで、振動発生器８を併用してもよい。その第一回の
充電工程のあとで、図では省略されている電圧測定器と
工程の選択手段にて、電圧を評価する。

【００７６】具体的には、たとえば充電後電圧が蓄電池
定格に対しておおむね１０％の電圧値「ｖｘ」が得られ
ているか否か、あるいは前回充電に対して５％以上の電
圧上昇が得られたかどうか、を判定する。

【００７７】「ｖｘ」に達していれば、特願２０００ー
２９２４４０の方法で再生可能であると見て、図１４の
回路は振動発生器をのぞいて切り離す。そして電流制限
器に接続される別回路を組み、大電流放電を行う。

【００７８】「ｖｘ」未満であれば、高電圧発生器の電
圧を印可する。ここで図１４のように、電圧発生器７を
充電器４と直列に接続し、高電圧発生器の電圧を充電器
電圧に重ねて印可してもよい（請求項２６）。電圧印可
時、あるいはその前後に振動発生器から振動を付与して
もよい。

【００７９】ここまでの説明は、鉛蓄電池の外部メイン
端子、すなわち図６のＭＴ（鉛蓄電池のマイナス外部接
続電極）とＰＴ（鉛蓄電池のプラス外部接続電極）を充
電器、高電圧発生器、放電器に接続するように説明し、
図もそのように描いてきた。

【００８０】しかしながら、実際は蓄電池の各セルごと
に高抵抗物質の付着堆積程度が異なるので、それぞれ個
別のセルに対応して別個の適切な再生操作が必要であ
る。

【００８１】すなわち、各セルの端子、図６でいうＭ
Ｃ、ＰＣごとに充電し、その後電圧を測定、あるいは各
セルごとに内部抵抗を推定して、それら電圧値、あるい
は内部抵抗推定値で図１のフローチャートの工程選択を
行う。

【００８２】そして、その選択に準じて各セル別々に高
電圧印可工程あるいは放電工程を実施する。これはセル
の数分だけ別々に実施せねばならず面倒であるが効果は
大きい。

【００８３】各セルごとの内部抵抗推定は、既述のごと
く特願２０００ー２９２４４０に記載されるセル単位の
内部抵抗推定方法、特開２０００ー２９９１３７、特開
平７−２９６１４などに記載されている公知の内部抵抗
の推定方法を用いればよい。

【００８４】

【発明の効果】特願２０００ー２９２４４０の作用を示
す図１１に対し、図１２が本案の作用を模式的に示した
図である。この図に示されるように本案は特願２０００
ー２９２４４０単独では再生不可能であった大きな内部
抵抗（ＩＲ）をもつ鉛蓄電池を、特願２０００ー２９２
４４０で再生可能な内部抵抗まで抵抗減少させる。

【００８５】図１２の「本案のＩＲ限界」のラインと、
「特願２０００ー２９２４４０の電極再生ＩＲ限界」の
ラインにはさまれた蓄電池を、本案の採用で再生できる
ということである。

【００８６】特願２０００ー２９２４４０適用によっ
て、従来定格電圧まで復帰しなかった鉛蓄電池の９０％
が定格電圧まで復帰した。残りの１０％は電極などの損
傷で使用不能であったが、本案によって、それらの８０
％まで使用可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本案の再生方法を示すフローチャート図

【図２】本案の高電圧印加工程と振動付与工程、その
効果の模式図

【図３】本案の高電圧印加工程の高電圧発生器

【図４】本案の高電圧印加工程の電圧説明図

【図５】劣化した鉛蓄電池（バッテリー）と電極

【図６】１２セル構成の鉛蓄電池の等価回路

【図７】１２セル構成の鉛蓄電池例とその単独セル

【図８】高抵抗物質の付着・堆積を示す模式図

【図９】パルス充電器とその充電電流波形

【図１０】外部に抵抗負荷２．５Ωを接続した鉛蓄電
池の等価回路

【図１１】外部に抵抗負荷２．５Ωを接続した鉛蓄電
池の電池内部電圧（ＰＳ）と端子電圧（Ｖ）：充電で内
部電圧は回復するが、内部抵抗は下がらない。「ａ」点
は内部抵抗と外部付加抵抗が同一値の場合、定格の半分
しか電圧がでないことを示す点

【図１２】本案の再生方法と特願２０００−２９２４
００関係を図１１のグラフで示す図

【図１３】特願２０００−２９２４００の再生方法を
示す模式図

【図１４】本案の好適な実施例を示す図：工程選択等
の制御装置、および工程切替用の直流主回路切替スイッ
チは省略

【符号の説明】

１鉛蓄電池２鉛蓄電池の電極３鉛蓄電池の電極に付着堆積する固体硫酸鉛（PbSO
4）主体の高抵抗物質４充電器、パルス充電器５抵抗による電流制限６電力用半導体の電路高速開閉による電流制限器７高電圧発生器８振動発生器９振動発生器発生振動の伝搬・接触器ａ図１１グラフ上にて内部抵抗と外部付加抵抗が同一
値の場合、定格の半分しか電圧がでないことを示す点Ｃ１〜Ｃ１２鉛蓄電池の内部セル１番から１２番（１
２個のセルがある場合）ＣＲ特願２０００ー２９２４４０記載の電流制限装置ＩＲ鉛蓄電池の等価回路におけるセルの内部抵抗（主
に電極付着高抵抗物質による）ＩＲ１〜ＩＲ１２鉛蓄電池の内部セル１番から１２番
の内部抵抗（１２個のセルがある場合）ＭＴ鉛蓄電池のマイナス外部接続電極ＭＣ鉛蓄電池の内部セルのマイナス端子ＰＴ鉛蓄電池のプラス外部接続電極ＰＣ鉛蓄電池の内部セルのプラス端子ＰＳ鉛蓄電池の等価回路におけるセルの電圧源ＰＳ１〜ＰＳ１２鉛蓄電池の内部セル１番から１２番
の電圧源（１２個のセルがある場合）Ｖ電圧ｖｘ鉛蓄電池の充電後の判定電圧：これ以上であれば
特願２０００−２９２４００の再生方法で再生可能その他は図面中に記載

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一回以上の充電・放電をおこなうことで、
電極・電路に付着堆積した高抵抗物質の減少現象を起こ
し、鉛蓄電池を再生する方法において、充電工程後の鉛
蓄電池の状態に応じて、鉛蓄電池に高電圧発生手段を接
続し高電圧を印可する高電圧印可工程、あるいは鉛蓄電
池に電流制限手段を接続し放電する放電工程を、選択的
に実施する鉛蓄電池再生方法
【請求項２】鉛蓄電池の状態に応じた選択が、充電後の
鉛蓄電池の電圧値にもとづいた選択である、あるいは前
回の充電工程後の電圧と今回の充電工程後の電圧との差
の値にもとづいた選択である、請求項１の鉛蓄電池再生
方法
【請求項３】振動発生手段を兼備し、高電圧印可工程に
おいて、電圧印可中、あるいは電圧印可の前後に、前記
振動発生手段によって再生対象鉛蓄電池に振動を与える
ことを特徴とした、請求項１の鉛蓄電池再生方法
【請求項４】振動発生手段を兼備し、放電工程におい
て、放電中、あるいは放電の前後に、前記振動発生手段
によって再生対象鉛蓄電池に振動を与えることを特徴と
した、請求項１の鉛蓄電池再生方法
【請求項５】振動発生手段の振動が、機械的振動、ある
いは超音波振動、あるいは電磁振動である、請求項３、
あるいは請求項４の鉛蓄電池再生方法
【請求項６】高抵抗物質の減少現象が、かかる高抵抗物
質と内部電極・内部電路との接触界面の電流による電気
物理・化学作用、あるいは外部から伝搬された振動エネ
ルギーの機械的作用・共振作用、あるいは前記電気物理
・化学作用と前記機械的作用・共振作用による相乗効果
により生じるものである、請求項１、あるいは請求項
３、あるいは請求項４の鉛蓄電池再生方法
【請求項７】電気物理・化学作用が、ジュール発熱、あ
るいは電流変化、あるいは電場・磁場変化による振動エ
ネルギー発生であって、高抵抗物質を減少させる現象
が、接触界面物質の溶融、剥離によるものである、請求
項６の鉛蓄電池再生方法
【請求項８】再生対象の鉛蓄電池の電解液中に、高抵抗
物質の分解反応促進剤を添加する、請求項１の鉛蓄電池
再生方法
【請求項９】反応促進剤が酸性物質である、請求項８の
鉛蓄電池再生方法
【請求項１０】酸性物質が、硫酸、あるいは塩酸、ある
いは硝酸、あるいは高抵抗物質を分解すべく調合された
複数の酸の混合液である、請求項９の鉛蓄電池再生方法
【請求項１１】電解液を常温以上に加熱する加熱手段
（ヒータ）を兼備し、前記加熱手段で鉛蓄電池の電解液
を常温以上に保ち充電・放電・高電圧印加をおこなう、
請求項１の鉛蓄電池再生方法
【請求項１２】鉛蓄電池の充電器、鉛蓄電池の充電電圧
より高い電圧を発生する高電圧発生器、鉛蓄電池の放電
電流を下げる電流制限器、および再生対象蓄電池の充電
後の状態に応じて前記高電圧発生器か電流制限器に選択
的に接続する充電後工程選択手段を有する鉛蓄電池再生
装置
【請求項１３】電流制限器が抵抗器であり、かかる抵抗
による電圧ドロップによって放電電流を下げる、請求項
１２の鉛蓄電池再生装置
【請求項１４】電流制限器が電力用半導体であり、かか
る半導体による電路の高速開閉によって放電電流を下げ
る、請求項１２の鉛蓄電池再生装置
【請求項１５】充電後工程選択手段の選択が、充電後の
鉛蓄電池の電圧値による、あるいは複数回の充電工程実
施後の前回と今回の充電後の電圧差によるものである、
請求項１２の鉛蓄電池再生装置
【請求項１６】振動発生手段を兼備し、再生対象の鉛蓄
電池に高電圧発生器、あるいは電流制限器を接続中に、
あるいは接続前後に、前記振動発生手段により再生対象
鉛蓄電池に振動付与する、請求項１２の鉛蓄電池再生装
置
【請求項１７】振動発生器が、機械的振動発生器、ある
いは超音波振動発生器、あるいは電磁波振動発生器であ
る、請求項１６の鉛蓄電池再生装置
【請求項１８】高電圧発生器が、高電圧発生器接続中の
電流を制御量、発生電圧を操作量とする制御機能を具備
するものであり、電流を連続、あるいは不連続に流す制
御をおこなう、請求項１２の鉛蓄電池再生装置
【請求項１９】電流を不連続に流す制御が、２０ミリ秒
より長い時間間隔で電流指令を出すものである、請求項
１８の鉛蓄電池再生装置
【請求項２０】電流を不連続に流す制御が、商用のパル
ス充電器の制御周波数未満の周波数で電流指令を出すも
のである、請求項１８の鉛蓄電池再生方法
【請求項２１】電流を不連続に流す制御が、単独の高電
圧パルスによる電流指令を出すものである、請求項１８
の鉛蓄電池再生装置
【請求項２２】鉛蓄電池の内部抵抗の推定手段を兼備
し、その推定値にもとづいて、高電圧発生器の制御量あ
るいは操作量の値を決定する、請求項１８の鉛蓄電池再
生装置
【請求項２３】鉛蓄電池の内部抵抗の推定手段を兼備
し、その推定値にもとづいて、振動発生手段による振動
強度と振動付与のタイミングを決定する、請求項１６の
鉛蓄電池再生装置
【請求項２４】高電圧発生器が、静電気の蓄積充電器と
キャパシタ−（コンデンサー）で構成されたものであ
る、請求項１２の鉛蓄電池再生装置
【請求項２５】電流制限器の電力用半導体が、サイリス
タ、あるいはトライアック、あるいはゲートターンオフ
トランジス（ＧＴＯ）、静電誘導トランジスタ（ＳＩ
Ｔ）、あるいは絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉ
ＧＢＴ）である、請求項１４の鉛蓄電池再生装置
【請求項２６】高電圧発生器が、充電器と直列に接続さ
れている、請求項１２の鉛蓄電池再生装置