JP2003178749A - 鉛蓄電池用液口栓および鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、蓋部に液口栓を装着した構造の自
動車用鉛蓄電池において、垂直および水平方向の厳しい
振動に対して、耐溢液性の優れた液口栓を提供するもの
である。 【解決手段】 液口栓筒部内の下部に垂直防沫板を複数
個と上部に水平防沫板を複数個および液口栓筒部の側部
に設けたスリットを備えた液口栓であって、各垂直防沫
板には上方向に向かって傾斜を有する底板を設け、一
方、水平防沫板は液口栓の外周に対して一定の上昇角度
を有すると共に液口栓の中心軸に対して交互に反対方向
に形成された構造を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉛蓄電池用液口栓及
び鉛蓄電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用鉛蓄電池は走行中の振動によっ
て蓋に装着されている液口栓を通って電解液が溢液する
ことがある。その対策として液口栓内に複数個の防沫板
を設けてその迷路的機能により電解液飛沫の電池外への
流出を防止する方法が種々考案されている。図１に公開
実用新案公報 平４−９７３８号で公開された一例を示
す。（ａ）は液口栓の斜視図、（ｂ）は液口栓の断面
図、（ｃ）液口栓内部構造の斜視図である。

【０００３】しかしながら、近年の自動車の多用途化に
伴い電池に加わる振動がより厳しくなってきており溢液
防止性の優れた液口栓が求められている。また、よりエ
ネルギー密度の高い電池が求められており、そのように
設計された蓄電池では電解液面上の空間が小さくなる傾
向にあり、この点においても溢液防止性の優れた液口栓
が求められている。これらのニーズに適合した液口栓が
広く普及しているとはいえないのが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の欠点
を解決するもので、垂直および水平方向の厳しい振動に
よる電解液の溢液を効果的に防止できる優れた液口栓を
提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として、液口栓内に複数個の垂直および水平防沫板を形
成し、これら防沫板群によって形成される迷路構造によ
り効果的に電解液の上昇を抑え、また一旦上昇した電解
液も効率的に液口栓下部に流下させ溢液を防止すること
を特徴としている。

【０００６】請求項１においては、液口栓筒部内の下部
に垂直防沫板を複数個と上部に水平防沫板を複数個およ
び液口栓筒部の側部に設けたスリットを備え、各垂直防
沫板には、上方向に向かって傾斜を有し互いに連通して
いる底板をそれぞれ設け、最下部の底板はスリット下部
から始まり、順次上昇し、最下部の水平防沫板部分に到
り、一方、水平防沫板は液口栓の外周に対して一定の上
昇角度を有すると共に液口栓の中心軸に対して交互に反
対方向に形成された構造を特徴とするものである。

【０００７】この発明によれば、上記迷路的構造によっ
てスリットから進入してきた電解液は、まず、垂直防沫
板によりその水平方向への進入エネルギーが減衰され、
垂直防沫板の下部に設けた傾斜を有する底板に沿って液
口栓下部に流下する。また、さらに上昇した電解液は、
水平防沫板によって上昇エネルギーが減衰され、液口栓
下部に流下するので優れた溢液防止効果が得られる。

【０００８】請求項２において、液口栓側部に設けたス
リットの下端は、垂直防沫板の最下部の底板の最下部に
位置し、その上端は、最下部に位置する水平防沫板下面
の最下部と最上部の間に位置し、スリット幅が２ｍｍ以
上であることを特徴としている。

【０００９】この発明によれば、スリット幅２ｍｍ以下
にすると、特に電解液の液面が高い場合に、電解液がス
リット付近へ飛散した際にスリットに電解液の膜が張
り、主に充電中に発生するガス圧によってその膜が押し
上げられ溢液することがある。しかし、同じ液面高さで
もスリット幅を２ｍｍ以上にするとスリット面積が増加
し、電解液がスリットに飛散しても膜が形成され難く、
溢液に対して有利であることが実験で明らかになった。

【００１０】請求項３において、防沫構造体の垂直防沫
板の底部に形成された底板の傾斜角度が５〜３５°であ
ると共に各底板の上下の落差が０〜５ｍｍであることを
特徴としている。

【００１１】この発明によれば、各垂直防沫板間で水平
エネルギーが減衰した電解液は底板の傾斜に沿って流下
するが、その角度が５°以下になると極端に流下効率が
減少し、各底板に滞留することが実験でわかった。した
がって、底板の傾斜角度は５°以上が必要である。角度
が大きければ大きいほど流下は効率的に行えるのは当然
であるが、角度を大きくすれば底板の長さが長くなり、
全体として垂直方向に非常に長い液口栓となってしまい
現実的でなく、傾斜角度は３５°が限度である。

【００１２】また、各底板の上下の落差は０ｍｍでも大
きな問題はないがここに落差を設けると、それが邪魔板
の働きをし、電解液の水平方向のエネルギー、上昇エネ
ルギーが減衰される。ただし、これも高くすれば液口栓
の高さが垂直方向に高くなり過ぎることから５mmが限度
である。

【００１３】請求項４において、各垂直防沫板の水平方
向の間隔が１．５ｍｍ以上であることを特徴としてい
る。

【００１４】この発明によれば、垂直防沫板間の間隔を
１．５ｍｍ以下にすると電解液の液滴が底板に滞留し、
流下し難いことが実験で明らかになった。したがって、
垂直防沫板間隔は１．５ｍｍ以上が必要である。

【００１５】請求項５において、垂直防沫板とその底部
に設けた底板とが９０°で接触する部分に曲面を備えた
ことを特徴としている。

【００１６】この発明によれば、曲面をつけることによ
って底板上に存在する液滴がより効率的に流下する。

【００１７】請求項６において、水平防沫板の傾斜角度
が５〜３５°であり、各傾斜防沫板の排気ルートの最狭
間隔が１．５ｍｍ以上であることを特徴としている。

【００１８】この発明によれば、水平防沫板は迷路的形
状を形成し、電解液の上昇方向のエネルギーを効率よく
減衰する作用をすると共に、その液滴を下部に流下させ
るために傾斜が付けられている。その角度が５°以下に
なると極端に流下効率が低下することが実験で明らかに
なった。一方、傾斜角度を高くすると、流下効率はよく
なるが、液口栓の垂直方向の高さが非常に高くなってし
まうので現実的でない。したがって、３５°が限度であ
る。

【００１９】また、各水平防沫板間の最狭間隔は、１．
５ｍｍ以下にすると液滴が滞留し流下し難くなることが
実験であきらかになったので１．５ｍｍ以上に保つ必要
がある。

【００２０】請求項７において、垂直・水平防沫板およ
び底板に撥水処理を施したことを特徴とする。

【００２１】この発明によれば、撥水効果により、電解
液の落下がより効果的になる。撥水処理の具体例として
は、前記垂直・水平防沫板および底板に撥水剤を塗布す
るかあるいは垂直・水平防沫板および底板用の樹脂ペレ
ットと撥水剤粉末とを混合して成型する方法があげられ
る。

【００２２】請求項８において、請求項１〜７の単独あ
るいは組み合わせた蓄電池用液口栓を備えた鉛蓄電池の
電解液最高液面の高さを蓄電池の蓋上面から−２５ｍｍ
より高い位置に設定したことを特徴としている。

【００２３】この発明によれば上記液口栓の耐溢液性が
優れていることによって、電解液の最高液面を従来品よ
り高い位置に設定すること、あるいは電池の高さを低く
することが可能で、エネルギー密度の優れた鉛蓄電池を
提供することができる。従来の一般的な自動車用鉛蓄電
池では蓋上面から−３５ｍｍの位置が最高液面とされて
いたが、本発明の液口栓を用いることによって−２５ｍ
ｍ以上にすることが可能となった。

【００２４】

【発明の実施の形態】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。

【００２５】図２は本発明の実施例を示す液口栓の上面
図（ａ）および断面図（ｂ）をそれぞれ示すもので、１
は液口栓本体、２は筒部、３は垂直・水平防沫板を一体
に形成した防沫板構造体で筒部２内に挿入されている。
４はスリット、５は排気孔、６、７、は垂直防沫板、
８、９、１０は前記、垂直防沫板底部に設けた底板であ
る。１１、１２、１３、１４は、液口栓の外周に向かっ
て一定の上昇角度を有する水平防沫板で、液口栓の中心
軸に対して交互に反対方向に設置されている。

【００２６】図３は本発明の実施例の鉛蓄電池用液口栓
の外観図を示す。

【００２７】図４は前記防沫構造体３を示す第三角図
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）で、
６、７は垂直防沫板で、水平方向に３．５ｍｍの間隔が
保たれている。また、垂直防沫板６の下部から上部に向
かって傾斜を有する底板８を有しており、この底板が終
了した位置の反対側すなわち防沫板６と７の間に底板９
が設置され、この底板が終了した反対側の垂直防沫板７
に底板１０が設置されている。底板８、９、１０は上部
に向かって１５°の傾斜を有すると共に各底板の連結部
に上下落差２ｍｍを有している。また、垂直防沫板と底
板とが９０°で接触する部分には、半径０．５ｍｍの曲
面を有している。底板１０は、最下部の水平防沫板に到
達する。

【００２８】１１、１２、１３、1４は水平防沫板でい
ずれも液口栓外周に向かって上昇方向に２０°の傾斜を
有すると共に、液口栓の中心軸に対して交互に反対方向
に形成されている。また、各水平防沫板の最狭間隔は
１．５ｍｍを有している。１５は各水平防沫板を保持す
る防沫板構造体の軸である。

【００２９】図５は、前記防沫板構造体を示す断面図
で、６、７は垂直防沫板、８、９、１０は底板、１１、
１２、１３、１４は水平防沫板、１５は水平防沫板を保
持する防沫板構造体の軸をそれぞれ示す。

【００３０】以上の構造を有しているのでスリット４か
ら進入した電解液は、まず、垂直防沫板の迷路的構造に
より電解液の水平方向への進入エネルギーが減衰され、
各底板８、９、１０が１５°の傾斜を有すると共に、底
板と垂直防沫板とが接触する部分に曲面加工が施されて
いるので電解液は、各底板に沿って効率的に蓄電池内に
流下する。

【００３１】さらに上昇した電解液は、水平防沫板１
１、１２、１３、１４によって上昇エネルギーが減衰さ
れ、各水平防沫板は上向きに１５°の傾斜を有している
ので、ここでも液滴は各水平防沫板に沿って効率的に下
部に向かって流下する。

【００３２】なお、液口栓本体下部のスリット４の幅が
４ｍｍに設定されているのでスリット付近へ飛散した電
解液は液面が高くてもスリットに膜を張り、ガス圧によ
って液全体が液口栓上部に押し上げられる心配はない。

【００３３】次に、本発明の実施例の溢液防止効果を確
認するために、図１に示した従来の構造の液口栓と図２
に示す本発明の実施例とについて比較試験を行った。

【００３４】試験条件は、ＪＩＳ Ｄ ５３０１に規定
されたＢ１９形鉛蓄電池において液面高さ違いと振動周
波数毎の正弦波形での単振動による振動試験を実施し
た。なお、加振条件は車両搭載時よりも厳しい３Ａの定
電流充電をしながら、液式鉛蓄電池にとって最も厳しい
５〜５０Ｈｚの範囲で正弦波振動により、垂直、水平の
各々の方向において溢液の有無を調査し、溢液限界を測
定した。液面の高さは標準的な液面高さである蓄電池の
蓋上面から−３５ｍｍとそれより＋１５ｍｍ高い−２０
ｍｍとについて試験した。

【００３５】試験結果を図６および図７にそれぞれ示
す。各試験結果は、各周波数毎に加速度（Ｇ）を上昇さ
せていった時に溢液が発生した加速度値をプロットした
ものである。図６は、液面の高さが蓄電池の蓋上面から
−３５ｍｍの結果、図７は、蓄電池の蓋上面から−２０
ｍｍの結果をそれぞれ示す。試験では３方向の振動をお
こなった。（ａ）は上下方向（ｂ）は左右方向（ｃ）は
前後方向である。

【００３６】試験の結果、本発明品は、従来品に比べて
溢液限界の加速度（G）が大幅に上昇しており、特に、
最高液面高さを蓄電池の蓋上面から−２０ｍｍと高くし
た場合でも、十分な耐溢液性を有していることがわか
る。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、複
数個の垂直・水平防沫板を一体に形成した迷路的形状か
らなる液口栓を自動車用鉛蓄電池に採用することによっ
て、自動車における垂直、水平方向の複雑かつ強い振動
や高温環境下および電解液面が高いといった厳しい条件
に対しても優れた耐溢液性を有している。そのことによ
って、鉛蓄電池のエネルギー密度を向上させるために最
高電解液面を高くした場合あるいは電解液面上の空間を
小さくしても十分に実使用に耐えられ、その工業的効果
は大である。

【００３８】

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の液口栓の斜視図（ａ）、断面図（ｂ）、
内部構造の斜視図（ｃ）

【図２】本発明の鉛蓄電池用液口栓の上面図（ａ）およ
び断面図（ｂ）

【図３】本発明の鉛蓄電池用液口栓の外観図

【図４】本発明の実施例の液口栓の一部を形成している
防沫構造体の第三角図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）

【図５】本発明の実施例の液口栓の一部を形成している
防沫構造体の断面図

【図６】本発明の実施例の鉛蓄電池用液口栓と従来の鉛
蓄電池用液口栓の振動に対する耐溢液性の比較試験で、
最高液面が蓄電池の蓋上面から―３５mm場合の振動方向
（ａ）上下、（ｂ）左右、（ｃ）前後の試験結果

【図７】本発明の実施例の鉛蓄電池用液口栓と従来の鉛
蓄電池用液口栓の振動に対する耐溢液性の比較試験で、
最高液面が蓄電池の蓋上面から―２０mm場合の振動方向
（ａ）上下、（ｂ）左右、（ｃ）前後の試験結果

【符号の説明】

１ 鉛蓄電池用液口栓本体 ２ 筒部 ３ 防沫板構造体 ４ スリット ５ 排気孔 ６ 垂直防沫板 ７ 垂直防沫板 ８ 底板 ９ 底板 １０ 底板 １１ 水平防沫板 １２ 水平防沫板 １３ 水平防沫板 １４ 水平防沫板 １５ 防沫板構造体の軸

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H012 AA07 BB03 CC01 CC03 CC08 DD02 DD14 JJ10 5H023 AA01 AS10 BB03 CC05 CC11 CC30 5H028 CC04 FF06 HH05

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液口栓内に防沫板を備えることによって
   溢液防止機能を有する鉛蓄電池用液口栓において、液口
   栓筒部内の下部に垂直防沫板を複数個と上部に水平防沫
   板を複数個および液口栓筒部の側部に設けたスリットを
   備え、各垂直防沫板には、上方向に向かって傾斜を有し
   互いに連通している底板をそれぞれ設け、最下部の底板
   は前記スリット下部から始まり、順次上昇し、最下部の
   水平防沫板に至り、一方、水平防沫板は液口栓の外周に
   対して一定の上昇角度を有すると共に液口栓の中心軸に
   対して交互に反対方向に形成された構造を特徴とする鉛
   蓄電池用液口栓。
2. 【請求項２】 前記スリットの下端は、垂直防沫板に設
   けた最下部の底板の最下部に位置し、その上端は、最下
   部に位置する水平防沫板下面の最下部と最上部の間に位
   置し、スリット幅が２ｍｍ以上であることを特徴とする
   請求項１に記載の蓄電池用液口栓。
3. 【請求項３】 垂直防沫板の底部に形成された底板の傾
   斜角度が５〜３５°であると共に各底板の連結部の上下
   落差が０〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の蓄電池用液口栓。
4. 【請求項４】 各垂直防沫板の水平方向の間隔が１．５
   ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１、２又は３に
   記載の蓄電池用液口栓。
5. 【請求項５】 垂直防沫板とその底部に設けた底板とが
   ９０°で接触する部分に曲面を形成したことを特徴とす
   る請求項１、２、３又は４に記載の蓄電池用液口栓。
6. 【請求項６】 水平防沫板の傾斜角度が５〜３５°であ
   り、各水平防沫板の排気ルートの最狭間隔が１．５ｍｍ
   以上であることを特徴とする請求項１、２、３、４又は
   ５に記載の蓄電池用液口栓。
7. 【請求項７】 前記垂直・水平防沫板および底板に撥水
   処理を施したことを特徴とする請求項１、２、３、４、
   ５又は６に記載の蓄電池用液口栓。
8. 【請求項８】 請求項１、２、３、４、５、６又は７に
   記載の液口栓を備えた鉛蓄電池の電解液最高液面の高さ
   を蓄電池の蓋上面から−２５ｍｍより高い位置に設定し
   たことを特徴とする鉛蓄電池。