【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉛蓄電池の寿命を著しく延長することができる再生充電用電源およびそれを用いた再生充電法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、乗用車、トラック、バス、フォークリフト、ゴルフカート等に用いる電源として、主として鉛蓄電池が用いられ、その充電は、通常原動機により駆動されるオルタネーターか、商用電源を降圧して整流する充電器を用いて行なわれている。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、その充電は、過充電による電極の劣化を防止する目的で、セル１個当り最高２．４ボルト、即ち定格１２ボルトの鉛蓄電池に対しては最高１４．４ボルト程度に制限されており、このために頻繁に充放電が繰り返される運転条件では、電池が充電不足の状態となり、硫酸鉛の結晶が成長し、充放電サイクル寿命が短くなる欠点があった。特に、電池の充放電サイクル寿命を延長する効果のあるポリビニルアルコール等の添加剤を用いた場合、充電不足の傾向が大きく、添加剤の本来の効果を充分に発揮できない場合があった。また、セル間の充電度合いのばらつきを少なくするために均等充電と称して、長時間小電流で充電する方法があるが、高価な充電器を長時間占有することになるので、使用されることが少なく、且つその時間も高々１０時間程度であり、十分な効果が得られていなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、鉛蓄電池の充電において、摺動変圧器の二次側端子の一つに整流器の一端が接続され、該整流器の他端が鉛蓄電池に接続する端子の一つに接続されている再生充電用電源、および、商用交流電圧を摺動変圧器を用いて変圧し、その変圧した交流を整流器で整流し、その整流された電流を単数または複数個が直列に接続された鉛蓄電池に通電し、０．０４Ｃアンペアないし０．０００５Ｃアンペアの電流値で鉛蓄電池を充電する再生充電法である。ここでＣとは、５時間率で放電した場合の定格容量（アンペアアワー）の数値を指す。例えば定格容量４０アンペアアワーの電池では０．０４Ｃアンペアは１．６アンペアに相当する。
【０００５】
【作用】本発明で用いる摺動変圧器とは、環状の磁芯に導体を多数回巻きつけ、その任意の巻線に接する摺動刷子から任意の二次電圧を取り出せる構造の単巻変圧器であり、一般に「スライダック」の商品名で呼ばれている。この摺動変圧器は、数十アンペアの電流容量のものが容易に得られ、且つ変圧器の熱容量が大きく放熱特性に優れ短時間の過負荷に優れた耐久性を示すので、負荷の条件が毎回大きく変化する鉛蓄電池の再生充電回路用変圧器として特別な安全回路や電流制御回路を用いることなく適用することができ、極めて簡便で、且つ耐久性に優れている。更に、一般の変圧器では二次電圧はタップにより固定されるので、充電器の電流調節はタップの切替と、その間を補間する電流制御要素が必要である。特に鉛蓄電池では電池の内部抵抗が小さく、従って僅かの端子電圧の変化で充電電流の値が大きく変化するので、小電流での充電を維持する為には抵抗器やトランジスタ等の電流制御要素が不可欠であった。これに対し、摺動変圧器ではそれ自体で二次電圧を連続的に細かく調節することが可能であり、それ以外の電流制御要素を必要としない。したがって余分な発熱が無く、充電の際のエネルギー高率が高い。
【０００６】本発明で用いる摺動変圧器は、鉛蓄電池の充電不足によって成長した硫酸鉛の結晶を分解するための充電に使用するもので、これに要する電気量は鉛電池全体の電気容量に比べれば僅かである。したがって、再生充電回路の電流容量は、通常の鉛電池の充電に用いられる充電回路の電流容量の十分の一ないし百分の一程度の小型のもので充分である。
【０００７】本発明で適用する充電電流は０．０４Ｃアンペアないし０．０００５Ｃアンペアが好適である。０．０４Ｃアンペアより高い場合は、水の電気分解が激しく、長時間継続すると陽極の劣化が促進されるので好ましくない。また０．０００５Ｃアンペアより小さい電流では再生の効果が小さく、且つ再生に著しく長時間を要するので好ましくない。
【０００８】再生充電に要する時間は通常４８時間以上が好適であり、一般に、約７０時間を超えるとその効果が顕著に認められ、１２０時間以上では改善の効果がほぼ飽和する。即ち、鉛蓄電池の電解液の比重が、劣化した電池では１．１５以下であったものが再生後は１．２８以上になり、電池の内部抵抗が小さくなり、大電流放電の際の端子電圧の低下が小さくなる。
【０００９】電解液の添加剤としてポリビニルアルコールを用いた場合、その濃度は０．００１％ないし０．０１％であることが好適であり、特にこの場合、小電流で長時間の充電により、電極内部の硫酸鉛の分解が促進され電池の再生が効果的に行なわれる。これに対し、通常の電流値での短時間の充電では陰極のサルフェーションが十分には解消されないという問題があるので、電池の活性化が殆ど起こらない。
【００１０】
【実施例】
【実施例１】フォークリフト用４８ボルト４５０ＡＨの鉛蓄電池で約４．５年使用し、電解液の比重値が、通常の充電では１．１８以上には上昇しないものを使用して以下の再生処理を行なった。全体で２４個のセルのうち、１２個のセルについて、平均重合度２０００のポリビニルアルコールを電解液中に０．００３％添加し、残りの１２個のセルには何も加えなかった。このセルを直列に接続し、図１の回路を用いて８アンペア（０．０１８Ｃアンペア）で連続充電４８時間の場合と、連続充電１２０時間の場合について行ない、鉛蓄電池の再生を試みた。図１では、ＡＣ１００Ｖ電源１を摺動変圧器２の１次側に接続し、その２次出力を整流器３で整流し、セルを直列に接続した鉛電池５を充電し、充電電流を電流計４で検出した。その結果、電解液の比重は表１に示すように上昇し、特にポリビニルアルコールを電解液中に添加した場合は顕著に上昇した。
表１、 電解液の比重
条件 ポリビニルアルコール有り ポリビニルアルコール無し
充電前 平均１．１８ｇ／ｃｃ 平均１．１８ｇ／ｃｃ
４８時間充電後 平均１．２４ｇ／ｃｃ 平均１．１９ｇ／ｃｃ
１２０時間充電後 平均１．２９ｇ／ｃｃ 平均１．２２ｇ／ｃｃ
【００１１】
【実施例２】３年間使用して劣化した１２ボルト定格容量１４５ＡＨの鉛蓄電池を１０個直列に接続し、平均重合度２０００のポリビニルアルコールを電解液中に０．００３％添加した場合と無添加の場合について、実施例１と同様の装置を用いて０．０２Ｃ（２．９アンペア）で連続充電４８時間の場合と、連続充電１２０時間の場合について行ない、鉛蓄電池の再生を試みた。その結果、２００アンペア−５秒の高率放電特性は表２に示すように夫々改善されており、特に電解液にポリビニルアルコールを添加した電池では著しく改善された。
表２、 ２００アンペア−５秒放電後の電池端子電圧
条件 ポリビニルアルコール有り ポリビニルアルコール無し
充電前 平均８．０２Ｖ 平均８．０２Ｖ
４８時間充電後 平均８．５０Ｖ 平均８．３０Ｖ
１２０時間充電後 平均９．５０Ｖ 平均８．８０Ｖ
【００１２】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明は、充電不足により生成した硫酸鉛を効果的に分解して鉛電池を再生することができる簡便な装置およびそれを用いた再生方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】再生充電の回路図
【符号の説明】
１：ＡＣ１００Ｖ電源
２：摺動変圧器
３：整流器
４：電流計
５：鉛蓄電池[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a regenerative charging power source capable of significantly extending the life of a lead storage battery and a regenerative charging method using the same.
[0002]
2. Description of the Related Art Conventionally, a lead-acid battery is mainly used as a power supply for a car, truck, bus, forklift, golf cart, etc., and its charge is usually performed by stepping down an alternator driven by a motor or a commercial power supply. This is done using a charger.
[0003]
However, in order to prevent deterioration of the electrodes due to overcharging, the charging is performed at a maximum of 2.4 volts per cell, that is, at a maximum of 14 volts for a lead-acid battery rated at 12 volts. Under the operating conditions in which charging and discharging are frequently repeated, the battery is in a state of insufficient charge, lead sulfate crystals grow, and the charging and discharging cycle life is shortened. Was. In particular, when an additive such as polyvinyl alcohol, which has an effect of extending the charge / discharge cycle life of the battery, is used, the charge tends to be insufficient and the original effect of the additive may not be sufficiently exhibited. In addition, there is a method of charging with a small current for a long time, called equal charging, in order to reduce the variation in the degree of charging between cells, but it is used because it occupies an expensive charger for a long time. And the time was at most about 10 hours, and a sufficient effect was not obtained.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and one end of a rectifier is connected to one of secondary terminals of a sliding transformer in charging a lead storage battery. Then, the other end of the rectifier is connected to one of the terminals connected to the lead-acid battery for regenerative charging, and a commercial AC voltage is transformed using a sliding transformer, and the transformed AC is supplied to the rectifier. This is a regenerative charging method in which rectification is performed, and the rectified current is supplied to a lead storage battery in which one or more are connected in series, and the lead storage battery is charged with a current value of 0.04C to 0.0005C. Here, C indicates the numerical value of the rated capacity (ampere hour) when discharging at a 5-hour rate. For example, for a battery with a rated capacity of 40 amp-hours, 0.04 C-amps correspond to 1.6 amps.
[0005]
The sliding transformer used in the present invention is an autotransformer having a structure in which a conductor is wound around an annular magnetic core many times and an arbitrary secondary voltage can be taken out from a sliding brush in contact with an arbitrary winding. And is generally referred to by the trade name “Slidac”. This sliding transformer can easily obtain a current capacity of several tens of amperes, and has a large heat capacity of the transformer, excellent heat radiation characteristics, and excellent durability against short-time overload. It can be applied without using a special safety circuit or current control circuit as a transformer for a regenerative charging circuit of a lead storage battery that changes greatly every time, and is extremely simple and excellent in durability. Furthermore, since the secondary voltage is fixed by a tap in a general transformer, the current control of the charger requires switching of the tap and a current control element for interpolating between the taps. In particular, in lead-acid batteries, the internal resistance of the battery is low, and the value of the charging current changes greatly with a slight change in terminal voltage.Therefore, in order to maintain charging at a small current, current control elements such as resistors and transistors are required. Was indispensable. On the other hand, the sliding transformer can continuously and finely adjust the secondary voltage by itself, and does not require other current control elements. Therefore, there is no excess heat generation, and the energy efficiency at the time of charging is high.
[0006] The sliding transformer used in the present invention is used for charging for decomposing the lead sulfate crystals grown due to insufficient charging of the lead storage battery. The amount of electricity required for this is determined by the electric capacity of the entire lead battery. It is a little compared. Therefore, the current capacity of the regenerative charging circuit is sufficient to be as small as about one tenth to one hundredth of the current capacity of the charging circuit used for charging a normal lead battery.
[0007] The charging current applied in the present invention is preferably 0.04 C amperes to 0.0005 C amperes. When it is higher than 0.04 C amperes, electrolysis of water is severe, and if it is continued for a long time, deterioration of the anode is promoted, which is not preferable. Further, a current smaller than 0.0005 C amperes is not preferable because the effect of reproduction is small and the reproduction takes an extremely long time.
[0008] The time required for regenerative charging is usually preferably 48 hours or more. Generally, when the time exceeds about 70 hours, the effect is remarkably recognized. That is, the specific gravity of the electrolyte of the lead-acid battery was 1.15 or less in the deteriorated battery, but became 1.28 or more after regeneration, the internal resistance of the battery was reduced, and the terminal voltage during large-current discharge was reduced. Decrease is small.
When polyvinyl alcohol is used as an additive for the electrolyte, the concentration is preferably 0.001% to 0.01%. The decomposition of lead sulfate inside is promoted, and the battery is effectively regenerated. On the other hand, there is a problem that the sulfation of the cathode is not sufficiently eliminated by short-time charging with a normal current value, so that activation of the battery hardly occurs.
[0010]
【Example】
Example 1 Forty-four-volt, 450-AH lead-acid battery for forklift is used for about 4.5 years, and the following regenerating treatment is carried out using an electrolyte whose specific gravity does not rise to 1.18 or more in normal charging. Was performed. Of the 24 cells in total, for 12 cells, 0.003% of polyvinyl alcohol having an average degree of polymerization of 2000 was added to the electrolytic solution, and nothing was added to the remaining 12 cells. The cells were connected in series, and the circuit of FIG. 1 was used for a continuous charge of 48 hours and a continuous charge of 120 hours at 8 amps (0.018 C amps) to try to regenerate the lead storage battery. In FIG. 1, an AC 100V power supply 1 is connected to the primary side of a sliding transformer 2, its secondary output is rectified by a rectifier 3, a lead battery 5 in which cells are connected in series is charged, and a charging current is measured by an ammeter. 4 and detected. As a result, the specific gravity of the electrolytic solution increased as shown in Table 1, and in particular, when polyvinyl alcohol was added to the electrolytic solution, it increased significantly.
Table 1, Specific gravity condition of electrolyte solution With polyvinyl alcohol Without polyvinyl alcohol Before charging Average 1.18 g / cc Average 1.18 g / cc
After charging for 48 hours Average 1.24g / cc Average 1.19g / cc
After charging for 120 hours Average 1.29g / cc Average 1.22g / cc
[0011]
Example 2 Ten lead-acid batteries of 12 volts rated capacity 145 AH deteriorated after three years of use were connected in series, and 0.003% of polyvinyl alcohol having an average degree of polymerization of 2,000 was added to the electrolyte and no addition was made. In the case of (1), the same device as in Example 1 was used for a continuous charging of 48 hours and a continuous charging of 120 hours at 0.02 C (2.9 amps) to regenerate the lead storage battery. As a result, the high-rate discharge characteristics of 200 amps-5 seconds were improved as shown in Table 2, and in particular, the battery in which polyvinyl alcohol was added to the electrolytic solution was significantly improved.
Table 2, Battery terminal voltage conditions after 200 amps-5 second discharge With polyvinyl alcohol Without polyvinyl alcohol Before charging Average 8.02V Average 8.02V
8.50V on average after charging for 48 hours 8.30V on average
9.50V on average after charging for 120 hours 8.80V on average
[0012]
As is apparent from the above description, the present invention provides a simple apparatus capable of effectively decomposing lead sulfate generated due to insufficient charging to regenerate a lead battery and a regenerating method using the same. Is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of regenerative charging.
1: AC100V power supply 2: Sliding transformer 3: Rectifier 4: Ammeter 5: Lead storage battery
