JP2006040706A

JP2006040706A - 蓄電池

Info

Publication number: JP2006040706A
Application number: JP2004218854A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hasegawa; 長谷川　　隆
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2024-07-27
Also published as: JP4706201B2

Abstract

【課題】中央部にスリット２２ａ，２４ａを形成した水平防沫板２１，２３，２４と垂直防沫板２２を組み合わせることにより、振動溢液性能だけでなく静的溢液性能も十分に向上させ、しかも、筒部１２の上下方向の長さを短くすることができる蓄電池を提供する。
【解決手段】注液口に液口栓１を備えた蓄電池において、この液口栓１の筒部１２に一対の筒部スリット１２ｂ，１２ｂが形成され、この液口栓１の筒部１２内に挿入して取り付ける防沫体２に、ほぼ水平な防沫底板２１と、この上に立設した中央部に垂直スリット２２ａを有する一対の垂直な防沫垂直板２２，２２と、これらの間の上方を塞ぐほぼ水平な防沫天井板２３と、この上方に配置した中央部に庇スリット２４ａを有するほぼ水平な防沫庇板２４を設けた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、開放型の鉛蓄電池等のように注液口に液口栓を装着した蓄電池に関するものである。

開放型の鉛蓄電池は、充電中の電気分解により酸素ガスと水素ガスが発生するので、蓋板の注液口に装着する液口栓に排気孔を設けてこれらのガスを大気中に排出するようになっている。しかしながら、液口栓にこのような排気孔が開口していると、例えば鉛蓄電池を搭載している自動車が走行時に上下振動を受けて電解液が電槽内で跳ねたような場合に、この排気孔を通して電解液が溢液するおそれが生じる。

そこで、従来の液口栓は、電槽内部に突出する筒部内に傾斜した半円状の水平防沫板を複数枚組み合わせて配置し、この筒部の上方の排気孔に至る通気路を迷路状とすることにより、電槽内で発生したガスは通すが、電解液の飛沫は容易には排気孔から外部には溢液しないようにしていた（例えば、特許文献１参照。）。

また、最近では、四輪駆動やラフロード走行仕様の自動車の増加に伴い、これらの自動車に搭載した鉛蓄電池が受ける振動も強さが増大するだけでなく、上下（垂直方向）振動に加えて横（水平方向）振動も加わるようになって来たために、上記水平防沫板の下方に垂直防沫板を複数枚配置して、横振動による電解液の飛沫の水平方向への飛散をこの垂直防沫板で遮断すると共に、上下振動による飛沫の垂直方向への飛散を水平防沫板で遮断するようにした液口栓も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

ところが、上記液口栓は、いずれも振動溢液性能を向上させるためのものであり、静的溢液性能については十分に考慮されているとはいえないという問題があった。即ち、振動溢液性能を向上させるために、電解液の進入口が液口栓の筒部のできるだけ下方に限定されるように、この筒部の筒部スリットをあまり高い位置まで形成しなかった。このため、充電による電解液の液位の上昇により、この筒部のスリットが電解液に完全に浸かると、電槽内でガスが発生して内圧が上昇したときに、この筒部内の電解液の液位がさらに上昇し溢液を生じるおそれがある。しかも、近年の鉛蓄電池の高エネルギー密度化の要求に伴い、電槽内の電解液の液面と蓋板の内面側との間の空間が狭くなる傾向があるので、液口栓の筒部内の迷路状の通気路を上下に十分長くすることができないようになって来ている。このため、液口栓の筒部内に多数の水平防沫板と垂直防沫板を上下に配置することが困難になり、振動溢液性能自体も制限せざるを得なくなって来ている。
実公平４−９７３８号公報特開２００３−１７８７４９号公報

本発明は、中央部にスリットを形成した水平防沫板と垂直防沫板を組み合わせることにより、静的溢液性能が不十分であり筒部も上下方向に長くなりすぎるという問題を解決しようとするものである。

請求項１の発明は、注液口に液口栓を備えた蓄電池において、この液口栓の下端部から電池容器内部に突出する筒部における周側壁の前後位置に上下に細長い一対の筒部スリットが形成され、この液口栓の筒部内に、この筒部の内筒の下端部を塞ぐほぼ水平な防沫底板と、この防沫底板上にほぼ垂直に立設され、前後一対の筒部スリットの間の空間の左右側を覆うように壁板状に前後方向に沿うと共に、この前後方向の中央部に上下の垂直スリットが形成された一対の防沫垂直板と、これら一対の防沫垂直板の間の上方を覆う防沫天井板と、この防沫天井板の上方で筒部の内筒を塞ぐと共に、左右方向の中央部に庇スリットが形成されたほぼ水平な防沫庇板とが配置されたことを特徴とする。

請求項２の発明は、前記液口栓の筒部内に、前記防沫庇板における庇スリットの上方を覆う防沫屋根板が配置されたことを特徴とする。

請求項３の発明は、前記防沫底板の左右両端部と、前記防沫庇板の庇スリットを介した左右両側部分とが、左右の外側を上方に向けて傾斜させて形成されると共に、前記防沫天井板の左右方向の中央を境としたこの左右両側部分が左右の外側を下方に向けて傾斜させて形成されたことを特徴とする。

請求項４の発明は、前記一対の防沫垂直板が、それぞれ垂直スリットより前方側と後方側で少なくとも板厚分だけ左右にずれて形成されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、電解液の飛沫は、まず上方に飛散するだけのものは防沫底板によって遮断され、水平方向のうちの前後に飛散する方向成分を有するものだけが筒部スリットを通り抜けて、筒部内における一対の防沫垂直板の間に入り込む。次に、この飛沫のうちの左右に飛散する方向成分を有するものだけが各防沫垂直板の垂直スリットを通り抜けて左右両側に至る。そして、この飛沫のうちの上方に飛散する方向成分を有するものだけが防沫天井板の上方に至るが、この飛沫も防沫庇板によって上昇が遮られる。従って、電池容器内部で発生したガスは、この防沫庇板の中央部の庇スリットを通り抜けてさらに上方の排気孔から外部に放出されるが、電解液の飛沫は、垂直と水平のあらゆる方向成分を有する飛沫を確実に遮断することができる。また、防沫底板と防沫庇板との間に一対の防沫垂直板とこれらの間の上方を覆う防沫天井板を配置するだけなので、液口栓の筒部の上下長さを短くして蓄電池の高エネルギー密度化を図ると共に、筒部スリットの上端を十分に上方まで形成することにより充電による液位の上昇時にもこの筒部スリットが電解液に浸かってガスの排出路が塞がれるのを防ぐことができる。

請求項２の発明によれば、防沫庇板の上方にさらに防沫屋根板が配置されるので、上方に飛散する電解液の飛沫をさらに確実に遮ることができるようになる。なお、これら防沫庇板と防沫屋根板の組を、さらに上方に複数段にわたって配置することも可能である。

請求項３の発明によれば、防沫底板の左右両端部や防沫庇板や防沫天井板が傾斜して形成されているので、これらの防沫板によって遮られた電解液の飛沫を円滑に下方に導いて電池容器内に戻すことができるようになる。なお、この傾斜角度は、大きいほど飛沫を円滑に下方に導くことができるが、液口栓の筒部の上下長さを短くする必要もあるので、１０°程度とすることが好ましい。

請求項４の発明によれば、前後方向の中央部に垂直スリットが形成された防沫垂直板の前方側と後方側が左右にずれて形成されているので、これらの防沫板を一体的に配置した防沫体を樹脂成形する際に、金型を前後２方向の抜き型だけで作製できるので、複雑な立体構造であるにもかかわらず、成形加工を容易にすることができる。

なお、これらの請求項における前後や左右の方向は、単に水平方向における互いに直交する方向を示すためのものであるため、実際の蓄電池の前後や左右の方向とは無関係である。

以下、本発明の最良の実施形態について図１〜図５を参照して説明する。

本実施形態は、従来例と同様に、自動車用の鉛蓄電池について説明する。この鉛蓄電池は、樹脂製の方形容器状の電槽の上端開口部を樹脂製の蓋板で塞いで封止することにより電池容器が構成されている。また、電槽内は、隔壁によって複数のセル（例えば６セル）に仕切られ、それぞれのセルごとに発電要素が収納されると共に希硫酸の電解液が充填されている。そして、蓋板には、それぞれ各セルに通じる注液口が開口されていて、これらの注液口に図１に示す液口栓１がそれぞれ装着されることになる。なお、ここでは、トップフラットタイプの鉛蓄電池の例を示すので、注液口に装着された液口栓１は、蓋板の上面から上方に突出しない形状のものが用いられる。

液口栓１は、樹脂製のボルト状の部品であり、上端部の円板状の頭部１１の下面から下方に向けて筒部１２を突設したものである。頭部１１の上面には十字形にコイン溝１１ａが形成されると共に、筒部１２の内筒に通じる小径の排気孔１１ｂが形成されている。筒部１２は、頭部１１の下面に近い上端部外周面にねじ部１２ａが形成されると共に、この筒部１２の周側壁の図示前方側と後方側に、それぞれ下端からねじ部１２ａの直下に至る上下に細長い筒部スリット１２ｂ，１２ｂが形成されている。

上記液口栓１の筒部１２内には、防沫体２が挿入されて取り付けられる。防沫体２は、樹脂成製の防沫構造を備えた部品であり、防沫底板２１と一対の防沫垂直板２２，２２と防沫天井板２３と防沫庇板２４と防沫屋根板２５とからなる各防沫板部によって構成されている。下端の防沫底板２１は、筒部１２の内筒に嵌合するほぼ水平な円板状の防沫板であり、図２に示すように、左右方向の両端部分が左右の外側を上方に向けて１０°程度傾斜させて形成されている。また、この防沫底板２１の左右の両端には爪２１ａ，２１ａが突設され、防沫体２を筒部１２内に挿入したときに係止部１２ｃ，１２ｃに係合させることにより、この防沫体２が下方に抜け落ちないように係止することができるようになっている。

一対の防沫垂直板２２，２２は、図３に示すように、防沫底板２１の上面から立設した垂直な壁板状の防沫板であり、この防沫体２を筒部１２内に挿入して取り付けたときに、前後方向に配置された一対の筒部スリット１２ｂ，１２ｂの間の空間の左右側を覆うように前後方向に沿って形成されている。また、各防沫垂直板２２は、前後方向の中央部に形成された垂直スリット２２ａの間隙を開けて前後方向に２分割されると共に、これら２分割された前方側の壁板部が後方側の壁板部よりも板厚分だけ左側にずれて形成されている。なお、防沫体２は、このように前後方向に沿う防沫垂直板２２，２２を有するので、樹脂成形の金型は前後方向に２分割された抜き型を用いる。ただし、各防沫垂直板２２の垂直スリット２２ａを介した前方側と後方側の壁板部が面一で並んでいる場合には、この垂直スリット２２ａを形成するために左右方向の抜き型をさらに追加する必要がある。そこで、このように各防沫垂直板２２の前方側と後方側の壁板部を少なくとも板厚分だけ左右にずらして形成することにより、前後方向に２分割された抜き型だけで樹脂成形が可能にしている。

防沫天井板２３は、図４に示すように、左右一対の防沫垂直板２２，２２の間（垂直スリット２２ａ，２２ａの間も含む）の上方を覆うほぼ水平な防沫板であり、図２に示すように、左右方向の中央を棟とした切り妻型の屋根のように１０°程度傾斜させている。即ち、この防沫天井板２３は、左右方向の中央を境としたこの左右両側部分が左右の外側を下方に向けて１０°程度傾斜している。また、この防沫天井板２３は、上面の前後左右方向の中央部から上方に向けて支持柱２６を突設している。

防沫庇板２４は、図５に示すように、上記防沫天井板２３の上方に配置された、筒部１２の内筒に嵌合するほぼ水平な円板状の防沫板であり、左右方向の中央部に形成された庇スリット２４ａの間隙を開けて左右方向に２分割され、上記支持柱２６の側面に一体成形や接着等によって繋がり支持されるようになっている。また、図２に示すように、これら２分割された防沫庇板２４の左右方向の両端部分は、左右の外側を上方に向けて１０°程度傾斜させて形成されている。庇スリット２４ａは、左右の幅が防沫天井板２３よりも十分に狭く形成されている。

防沫屋根板２５は、図１に示すように、上記防沫庇板２４の上方に配置された、筒部１２の内筒に嵌合するほぼ水平な円板の左右側の端部を切り落とした形状の防沫板であり、この防沫庇板２４の庇スリット２４ａの上方を左右にはみ出して確実に覆うものである。この防沫屋根板２５は、上記支持柱２６の上端面上に一体成形や接着等によって繋がり支持されるようになっている。また、この防沫屋根板２５の上面は、実際には周囲ほど下方に傾斜した曲面によって構成されている。

液口栓１の筒部１２内には、図２に示すように、上端部の奥に円盤状のフィルタ３が挿入され、この下方に上記防沫体２が挿入されて取り付けられる。そして、この液口栓１の筒部１２の上端部にリング状のパッキン４を外嵌し、鉛蓄電池の蓋板の注液口にこの筒部１２を挿入すると共に、この注液口のねじ孔にねじ部１２ａを螺着することにより装着される。

上記構成によれば、鉛蓄電池が垂直方向や水平方向の強い振動を受けて電槽の各セル内に充填された電解液が飛沫となって垂直方向や水平方向に飛散した場合に、まず液口栓１の筒部１２の下端開口部から浸入しようとする飛沫は、防沫体２の防沫底板２１によって遮られる。従って、この飛沫は、前後に飛散する方向成分を有するものだけが、筒部１２の筒部スリット１２ｂ，１２ｂを通り抜けて、防沫体２の防沫垂直板２２，２２の間の空間に入り込むことになる。しかしながら、このようにして入り込んだ飛沫は、左右に飛散する方向成分を有するものの一部だけしか、垂直スリット２２ａを通り抜けて防沫垂直板２２，２２の左右側の空間に入り込むことができず、これら防沫垂直板２２，２２や防沫天井板２３に遮られた飛沫は、防沫底板２１の上面から筒部スリット１２ｂ，１２ｂの下端部を通って再びセル内に戻される。また、防沫垂直板２２，２２の左右側の空間に入り込んだ飛沫は、上方に飛散しても防沫庇板２４に遮られるので、防沫垂直板２２，２２よりも左右外側の防沫底板２１上の傾斜面に沿って再び垂直スリット２２ａ，２２ａを通りセル内に戻される。そして、防沫庇板２４に遮られることなく庇スリット２４ａを通り抜けてさらに上方に達した飛沫も、防沫屋根板２５に遮られて防沫天井板２３上に落下し、屋根状の傾斜に沿って下方に流れて再びセル内に戻される。従って、本実施形態の液口栓１を用いると、筒部１２内に水平や垂直のあらゆる飛散方向成分を有する電解液の飛沫が浸入しても、防沫体２を通り抜けることができないために、さらに上方のフィルタ３を介し排気孔１１ｂから外部に溢液するおそれがなくなり、振動溢液性能を向上させることができる。

しかも、半円状の大きく傾斜した水平防沫板を上下に複数段配置するのではなく、中央部に庇スリット２４ａを形成した防沫庇板２４の上下に僅かな間隔で防沫天井板２３と防沫屋根板２５を配置するので、液口栓１の筒部１２の長さを短くして鉛蓄電池の高エネルギー密度化を図ることができるだけでなく、筒部スリット１２ｂ，１２ｂの上端をねじ部１２ａの付け根までできるだけ高くすることができるようになり、充電により電解液の液位が上昇しても、これらの筒部スリット１２ｂ，１２ｂが電解液に完全に浸かるようなこともなくなる。従って、このような液位上昇時にも、セル内で発生したガスは、筒部スリット１２ｂ，１２ｂから筒部１２内に入り込み防沫体２の各スリット２２ａ，２４ａを通り抜けて、フィルタ３を介し排気孔１１ｂから確実に外部に排出することができるので、静的溢液性能も向上させることができる。

なお、上記実施形態では、特に筒部１２の短いことが要求されるトップフラットタイプの鉛蓄電池について説明したが、頭部１１が蓋板の上面から突出する通常の鉛蓄電池の液口栓１にも同様に実施可能である。また、上記実施形態では、液口栓１にフィルタ３を取り付けた場合を示したが、フィルタ３を用いない液口栓１にも同様に実施可能である。

また、上記実施形態では、防沫体２の上端に防沫屋根板２５を配置する場合を示したが、この防沫屋根板２５を配置しない場合にも、ほぼ同等の耐溢液性能を確保することはできる。ただし、より一層の耐溢液性能を得るためには、上記実施形態の防沫屋根板２５の上方にさらに防沫庇板と防沫屋根板の組を複数段にわたって配置することも可能であり、これらの防沫板はいずれも支持柱２６によって支持させることができる。

また、上記実施形態では、防沫底板２１と防沫天井板２３と防沫庇板２４に１０°程度の傾斜を設ける場合を示したが、この傾斜角度は任意であり、傾斜を設けない場合であっても、電解液の飛沫を円滑にセルに戻す機能は多少劣るものの、耐溢液性能については同等のものを得ることができる。

また、上記実施形態では、防沫垂直板２２，２２にずれを設ける場合を示したが、防沫体２の成形加工に支障が生じなければ、このようなずれはなくてもよい。さらに、上記実施形態では、液口栓１の筒部１２内に防沫体２を挿入することにより各防沫板を配置する場合を示したが、これらの防沫板の配置手段は任意である。

また、上記実施形態では、自動車用の鉛蓄電池について示したが、この蓄電池の用途や種類も上記実施形態に限定されることはない。

上記実施形態で示した液口栓１と従来例の液口栓をそれぞれ鉛蓄電池に用いて振動溢液性能を比較した結果を表１に示す。ここで、電解液の液位は、電槽のアッパーレベルに合わせた。そして、鉛蓄電池には、上下方向と水平方向における電槽の短軸方向と長軸方向にそれぞれ振動を加えた。これらの各振動は、それぞれ１０Ｈｚで５分間加え、また、強さを０．５Ｇから始めて０．５Ｇずつ上げ、それぞれの強さについて試験した。さらに、溢液の有無を明確にするために、液口栓１はフィルタ３を取り付けない状態で使用した。

この比較結果によれば、上下方向の振動に対する耐溢液性能はほぼ同等であるが、水平方向では実施例の液口栓１を用いた場合の方が優れた耐溢液性能を示し、特に電槽の短軸方向の振動を加えた場合には、従来例よりも遥かに高い耐溢液性能を示すことが分かった。

また、上記実施形態で示した液口栓１と従来例の液口栓をそれぞれ鉛蓄電池に用いて静的溢液性能を比較した結果を表２に示す。ここで、電解液の液位は、電槽のアッパーレベルに合わせた場合（ＵＬ）と、これより５ｍｍ高い場合（ＵＬ＋５ｍｍ）と、これより１０ｍｍ高い場合（ＵＬ＋１０ｍｍ）とを比較した。そして、充電電流も、１０Ａと２０Ａと４０Ａの場合について、それぞれ２時間の充電を行って比較した。

この比較結果によれば、液位がアッパーレベルよりも１０ｍｍ高い異常な場合には、いずれも１０Ａの充電時に溢液が発生したが、それよりも低い液位では、従来例がどちらも溢液を生じたのに対して、実施例の液口栓１を用いた場合には、充電電流を大きくしても溢液が生じないようになることが分かった。

本発明の一実施形態を示すものであって、液口栓と防沫体の構成を示す組み立て斜視図である。本発明の一実施形態を示すものであって、防沫体を取り付けた液口栓の構造を示す縦断面正面図である。本発明の一実施形態を示すものであって、防沫体の防沫垂直板の途中より上部を省略した斜視図である。本発明の一実施形態を示すものであって、防沫体の防沫庇板より上部を省略した斜視図である。本発明の一実施形態を示すものであって、防沫体の防沫屋根板より上部を省略した斜視図である。

符号の説明

１液口栓
１２筒部
１２ｂ筒部スリット
２防沫体
２１防沫底板
２２防沫垂直板
２２ａ垂直スリット
２３防沫天井板
２４防沫庇板
２４ａ庇スリット
２５防沫屋根板

Claims

注液口に液口栓を備えた蓄電池において、
この液口栓の下端部から電池容器内部に突出する筒部における周側壁の前後位置に上下に細長い一対の筒部スリットが形成され、
この液口栓の筒部内に、
この筒部の内筒の下端部を塞ぐほぼ水平な防沫底板と、
この防沫底板上にほぼ垂直に立設され、前後一対の筒部スリットの間の空間の左右側を覆うように壁板状に前後方向に沿うと共に、この前後方向の中央部に上下の垂直スリットが形成された一対の防沫垂直板と、
これら一対の防沫垂直板の間の上方を覆う防沫天井板と、
この防沫天井板の上方で筒部の内筒を塞ぐと共に、左右方向の中央部に庇スリットが形成されたほぼ水平な防沫庇板と
が配置されたことを特徴とする蓄電池。
前記液口栓の筒部内に、前記防沫庇板における庇スリットの上方を覆う防沫屋根板が配置されたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電池。
前記防沫底板の左右両端部と、前記防沫庇板の庇スリットを介した左右両側部分とが、左右の外側を上方に向けて傾斜させて形成されると共に、前記防沫天井板の左右方向の中央を境としたこの左右両側部分が左右の外側を下方に向けて傾斜させて形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の蓄電池。
前記一対の防沫垂直板が、それぞれ垂直スリットより前方側と後方側で少なくとも板厚分だけ左右にずれて形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の蓄電池。