JP2014510379A - 集中型のガス抜きを持った電解バッテリーのためのカバー - Google Patents

Abstract

上面（３,３１）と下面とを備えると共に、容器の各電解セルに電解液を充填するための複数の開口（４１,５１）を備え、上記各開口（４１,５１）の夫々が、壁によって取り囲まれており、上記開口の上記壁は、共通ガス収集溝（７）によって横方向に横断されており、上記共通ガス収集溝（７）は、フリットのためのシート（６１）に接続されている電解バッテリーのためのカバーであって、上記フリットの上記シート（６１）が、上記カバーの上記上面（３,３１）に、上記共通ガス収集溝（７）に対して側面にそって、上記溝（７）と上記カバーの上記上面（３,３１）の間に備えられる平面上に、配置される電解バッテリーのためのカバー。

Description

本発明は、電解バッテリーのカバーに関する。

電解バッテリー、例えば、鉛酸バッテリーは、主に、乗り物で使用され、エンジンおよび複数の電気的な装置をスタートさせるパワーの供給に使用される。それらは、典型的には、容器で作り上げられ、その容器は、上方においてカバーによって閉じられ、そして、内部は、セル（小部屋）に分かれている。そして、それのそれぞれの中に、液体電解質（電解液）、例えば、液体の硫酸が、注がれ、例えば、鉛からなる一対の電極が浸されるようになっている。

このタイプのバッテリーの製造は、溶接や他の手段による容器の上のカバーの永続的な固定の後、電解液がそれぞれのセルに注がれることができる。この目的のため、従来のカバーは、容器のそれぞれのセルのための開口を有し、その開口は、電解液をカバーを介して各セルに電解液を注ぐことを可能とする。これらの充填のための開口は、またセルの中に生成されるガスを放出することを可能にし、典型的には電解液の漏れを回避するため、各々がキャップで閉じられる。

代替手段として、各セルは、カバーを容器に固定する前に電解液で満たされることができ、その場合には、カバーは、開口なしとすることができる。

二つのカバーを有するバッテリーにおいては、二番目のカバーを一番目のカバーに溶接し、その結果、二番目のカバーが一番目のカバーの開口をキャップなしで覆うことが可能であることが知られている。

従来のバッテリーでは、典型的には、バッテリーの初期充電の間や通常の動作時における電解液反応の結果として内部で生成されたガスの放出を保証することが必須である。

更には、そのようなガスは、電解液の水滴を運ぶことが可能であるので、同時にそのような水滴をバッテリーから放出することを回避することが必須となる。というのは、これは、高い可燃性を有する材料であるからである。

集中型のガス抜きを持ったシステムは、ＥＰ６３９８６２で公開され、そこで、ガスを収集する溝が使用され、それは、バッテリーカバーに統合され、直線的な様式で各尾セルの内側に連通するように、カバーの二つの反対側のサイドの壁の間を延びている。上記収集溝は、ガスの通路を、９０°方向が転換している各室に流入させ、その結果、ガスが外部に放出させる前に、ガスを、典型的にはフリットとして知られている炎断絶の多孔質のパッドのシートに運ぶ。

ＷＯ０１／０４９７２から、それに変えて、バッテリーの容器の端に固定される第１カバーと、第１カバー上に固定されると共に、第１カバー上に設けられた液体の電解液のための各充填開口と一直線上となる穴を備える第２カバーとの間に備えられるスペースにおいて、各セル上にガス抜き室を形成することが知られている。

従来のバッテリーでの欠点は、充填開口の複数のキャップに見られる。というのは、電解液で満たされると共に、上側がカバーで閉じられたバッテリーの容器のような、重くて、分厚い構造上に、複数のキャップを固定することが必要であるからである。

更なる問題は、電解液充填開口のためのキャップが見られることであり、そのようなキャップは、典型的には、外側からアクセル可能であり、結果として、潜在的には、バッテリーを修理することを望むユーザーによって取り除かれるかもしれない。そのようなキャップは、それゆえに、安全性を危うくする。

もし、各キャップのための穴を備える第２カバーが使用されるのであれば、上記穴と、第１カバーに配置される電解液の充填開口との間の調整の問題が生じるかもしれない。二つのカバーにおいて、それらは、プラスチック材料の鋳造によって供給されるので、実際には、鋳造の後、開口での材質の収縮が生じるかもしれない。それ故に、二つのカバーでの材質の収縮の異なる程度により、第１カバーの開口の間の間隔は、第２カバーの穴の間の間隔と一致しないかもしれず、二つのカバーの間の相互の固定問題が生じ、また、緊迫が生じる。

それに加えて、カバーの側端での集中型のガス抜きシステムの存在は、所謂’’ポンプ効果’’、すなわち、上記ガス収集溝の端での液体の電解液の水滴の蓄積の問題を引き起こすことができ、その問題は、電解液の水滴が、電解液の他の水滴に押圧されると共に、例えば、バッテリーの振動によって序々に生成されることによって引き起こされる。

更なる問題は、中央収集型のガス抜きシステムで、フリットがバッテリーの製造中、例えば、充填中や、初期充電中にカバー上に存在しているという事実によって生じる。それ故に、フリットは、それが使用される前の製造時ですらもうすでに電解液に浸されるようになっているかもしれない。

この発明の目的は、特に、バッテリーの製造を単純化できて、安全性を向上できるカバーを提供することによって、上述の背景技術の欠点に打ち勝つことである。

そのため、この発明の目的は、所謂、メンテナンス不必要のタイプの中央集中型のガス抜きを有するバッテリーのカバーを備えることであり、そのカバーは、充填開口のキャップの取り除きを妨げる。

それに加えて、この発明の目的は、二重カバー型、すなわち、第１カバーと第２カバーとによって構成される型のカバーを使用することを可能とすることであり、それは、材質の収縮等により生じる充填開口の間のずれによって影響を受けることがないカバーである。

それに加えて、この発明の目的は、液体の電解液の水滴がフリットに達する可能性を減じることができる中央集中型のガス抜きを有するカバーを立案することである。

この発明の他の目的は、フリットがバッテリーの製造中に電解液によってぬれることを回避することである。

この発明の他の目的は、高い信頼性を有し、相対的に容易に供給され、コストでも競争力があるバッテリーのためのカバーを提供することである。

この目的や他の目的は、それは下でより明らかになるだろうが、請求項１に係る電解バッテリーのカバーによって達成される。

この発明の更なる特質や利点は、添付の図をもとに制限を与えない例として説明された、この発明のカバーの好ましいが排他的でない実施形態の記述により、より明確となるだろう。ここで、各図は以下で与えられる。

この発明の第１実施形態のカバーで使用される第１カバーの最上部の斜視図である。 図１の第１カバーの底部の斜視図である。 図１の第１カバーの平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図３のＶ−Ｖ線断面図である。 図１の第１カバーに固定された第２カバーの底部の斜視図である。 図６の第２カバーの最上部の斜視図である。 図６の第２カバーの平面図である。 図８の第２カバーのＩＸ−ＩＸ線断面図である。 図８の第２カバーのＸ−Ｘ線断面図である。 この発明の第２実施形態で使用される第１カバーの最上部の斜視図である。 図１１の第１カバーの底部の斜視図である。 図１１の第１カバーに固定される第２カバーの底部の斜視図である。 図１３の第２カバーの平面図である。 図１４の第２カバーのＸＶ−ＸＶ線断面図である。 図１４の第２カバーのＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。 略円筒状の形状を有すると共に、図１３の第２カバーに固定可能なキャップの軸方向の断面図である。

以下、図を用いて、互いに同一視される要素に同一の参照番号を付した記載を提供する。

図を参照して、発明のカバーは、第１カバー１,１１を備え、その第１カバー１,１１は、特に、電解液セル（電解液小部屋）の容器、図示されないが、特に、互いに隣り合って配置されて壁によって分離された複数の電解液セルを備えたタンクの上側の縁に固定されるようになっている。

この発明のカバーおよびそれに一致する電解液セルの容器は、両方とも好ましくはプレスチック、例えば、ポリプロピレンからなり、良く知られた鋳造によって、得られることができる。

図示された両方の実施形態に関し、第１カバー１,１１は、上面３,３１および下面を有し、そして、複数の開口４１,５１を備え、それら複数の開口４１,５１は、第１カバー１,１１が、電解液セルの容器に固定されたときに、各電解液のセルに電解液を充填することを許す。上記開口４１,５１は、また、通気孔である。というのは、それらは、各セル内で生成したガスがセル内に蓄積することを回避するからである。

開口４１,５１の夫々は、壁によって取り囲まれ、その壁は、第１カバー１,１１が、電解液セルの容器に固定されたとき、好ましくは、第１カバー１,１１の下面、すなわち、電解液セルの方から突出している。各開口４１,５１の壁は、その環状の帯４１０が円錐であり、その環状の帯４１０は、上面３,３１の方に向けられており、上面３,３１の方に向かって先細りになっている。

開口４１,５１の壁は、横方向で、好ましくは径方向に、電解液バッテリーの動作中にガスを収集するための共通溝７によって交差されている。そのようなガスは、水素および酸素を含み、電解液の水滴を運ぶことができる。共通溝７は、実質的にガス収集器であり、それは、軸に沿って直線形式で横たわり、各充填開口４１,５１に開口し、ガスによって運ばれた電解液の水滴がバッテリーの電解液セルの一つに戻ることを許す。共通溝７は、カバーの外側の方への少なくとも一つの通気孔を備え、それは、例えば、少なくとも５.９−６mmの直径を有する。

そのガス収集溝７は、両方の軸端で閉じている。特に、図４を参照して、図の右に見られる溝７の端は、鋳造が原因でカバー１の外側の端に開口しているが、気密構造で密封され、後に記述される第２カバーが適用されたとき、外側にアクセス不能な状態になる。

更に、上記溝７は、図示しないが、フリット（frit）のシート６１に接続されている。上記フリットのシート６１は、ガス収集溝７の軸に関し横方向に、かつ、上記溝７の軸に平行な平面上に、配置されることができ、溝７とカバー１,１１の上面３,３１の間に備えられ、フリットは、バッテリーの通常の使用の際に、ガス収集溝７よりもより高い水準にある。

特に、上記フリットのシート６１は、ダクト（導管）６１３によってガス収集溝７に接続され、その断面は、少なくとも部分的にガス収集溝７の断面よりも小さく、例えば、６mmよりも小さい直径を有し、更に好ましくは、２mmよりも小さく、更に好ましくは、１mmよりも小さい。

上記ダクト６１３は、ガス収集溝７の軸に対し横断し、好ましくは、充填開口の一つの壁から抜け出る分岐として得られ、好ましくは、ガス収集溝７の端に配置された二つの開口５１のうちの一つの開口の壁から抜け出る分岐として得られる。この解決法は、溝７の壁から直接分岐することが好ましく、その理由は、その分岐が、溝７に現れる水滴がダクト６１３の出入り口に到達する前に開口５１を介してセルに放出されることを許すからである。

上記ダクト６１３は、一以上のチョーク（chokes）を有することができ、そのチョークは、ガス収集溝７よりもより小さな断面を有し、例えば、６mmよりも小さい直径を有し、更に好ましくは、２mmよりも小さく、更に好ましくは、１mmよりも小さい。電解液の水滴の流れが上昇するのを回避するように、開口５１の壁の底にチョークを配置するのが好ましい。

代替手段として、ダクト６１３は、その全ての延在方向でガス収集溝７よりも小さい断面を有し、例えば、最大で６mmよりも小さい直径を有し、更に好ましくは、２mmよりも小さく、更に好ましくは、１mmよりも小さい。

ダクト６１３の減少した断面およびダクトがガス収集ダクト７の軸に実質的に横断する方向に開口５１の壁から分岐しているという事実は、電解液の水滴が所謂バンプ効果によってフリットのシート６１に到達するかもしれない可能性を減少させることができる。

さらに、フリットのシート６１が、バッテリーの通常使用時においてダクト７よりも高い水準にあるということを考慮すると、ダクト６１３は、溝７をフリットのシート６１に接続する上昇傾斜路を有する。この上昇配置は、電解液の水滴がフリットのシート６１に到達するかもしれない可能性を更に減少させる。

フリットのシート６１は、ラビリンスパス状の通路（パス）６１１を備えることができ、それは、ダクト６１３からの流れるガスによって運ばれるかもしれない電解液の残余水滴からのガスの分離を容易にする。そのラビリンス状の通路が、互いに直接的に面していないノッチを備える互いに同心の壁を提供することによって、シート６１内に上昇気流を生成することができる。

シート６１の底は、傾くことが有利で、そうすると、そこに現れた水滴が、重力によってチャネル（channel）６１３を介して電解液セルの中に戻ることができる。

この発明のカバーは、さらに少なくとも一つの第２カバー２,２１を備えることができ、図では、各実施形態で、一つのみの第２カバーが描かれているが、例えば、二つの第２カバーを備えることができる。

各第２カバー２,２１は、好ましくは、ポリプロピレンのようなプラスチックからなり、第１カバー１の各上面３または３１に固定されることができ、そのことで、開口４１,５１が覆われ、また、複数のキャップ４２および５２,または,２４２を備え、それらのキャップ４２および５２,または,２４２は、突き出ており、第１カバー１または１１の開口４１および５１にはめ込まれることができる。

この発明の第１実施形態では、キャップ４２および５２は、第２カバー２と一体とされ、鋳造の際に第２カバー２と一体となって得られる。

第２実施形態では、代わりに、キャップ２４２は、第２カバー２１から分離されて、後からそれに結び付けられるが、そのときは、第２カバーが、各第１カバー１１に固定される前である。特に、第２実施形態では、各キャップ２４２は、第２カバー上に軸方向に保持され、有利なことに横方向に動くことができ、その結果、横方向に遊び（緩み）を有し、例えば、その緩みは、１ｍｍ以下に設定される。この遊びは、キャップ２４２が一度第２カバー２１に適用されたとき、それらが第１カバー１１の開口４１,５１において軸方向に調整的に配置されるのを許し、その結果、第１カバー１１および第２カバー２１の材料の異なる鋳引けによって生じる潜在的なずれに適応できる。

この目的のため、第２カバー２１は、キャップ２４２のためのシート２１１を備えることができ、夫々は、軸方向の固定歯２１２を備え、その歯２１１は、キャップ２４２の逃げ溝２４４に結合されることができる。軸方向の固定歯２１２は、外周に沿って配置されることができ、外周の中心に向かって傾けられることができ、その結果、逃げ溝（undercut）２４４の上端に干渉し、シート２１１の平面上で制限された動きが許される。

第１実施形態に関し、キャップ４２および５２の夫々は、半径方向の拡張部４２２および５２２を備え、その拡張部４２２および５２２は、ガス収集溝７と第１カバーの上面３との間で、気密性を有した状態で各開口４１,５１の壁にかみ合うようになっている。特に、溝７の軸と上面３が略互いに平行であることを考慮すると、各キャップ４２,５２の半径方向の拡張部４２２および５２２は、溝７の上端７１上に横たわっている開口４１,５１の環状のバンド４１０にかみ合い、その結果、開口４１,５１の壁内に入ったガスの溝７への流入が妨げられることがない。開口４１および５１の内壁の環状バンド４１０は、もうすでに述べられたように、円錐であって、第１カバー１の上面３の方に向かって収束する。この様式では、半径方向の拡張部４２２および５２２は、第１カバー１上の第２カバー２の軸方向の固定を許す。

同様な結合は、第２実施形態の第２カバー２１に結合されることができる複数のキャップ２４２と、第１カバー１１の開口４１,５１との間で起こり、その中で、ガスの気密性がキャップ２４２の側面に備えられる半径方向の拡張部２４３によって保証される。

半径方向の拡張部４２２,５２２および２４３は、図で見られるように、各キャップ４２,５２,２４２と一体化されることができ、または、図示はされないが、キャップ４２,５２または２４２の側面上に環状のガスケットを固定することによって得られることができる。

各第１カバー１または１１上での第２カバー２または２１の固定は、第１カバー１または１１の上面３または３１から突出しているかみ合いタブ８１と、それに一致したスロットであって、第２カバー２または２１から下向きに突出するシリンダー形状の側壁８２上に設けられたスロットとの間を結合するスナップ手段によって、不可逆の状態にされることができ、それらの干渉に耐久性があるようにできる。

図に示されるように、第２カバー２または２１は、後に議論されるガス放出のために側面に設けられた穴を除いて、開口を有さない。キャップ４２,５２および２４２は、それ故に、ひとたび第２カバー２または２１が各第１カバー１または１１の上面に固定されたならば、もはや外側からアクセスされることができない。

最後に、第２カバー２または２１は、チューブ上の突出部６２を備えることができ、その突出部６２は、上述のフリット(frit)のシート６１に密閉した状態で挿入されることができ、また、ガスのための外側のベント６２２を備え、特に、第２カバー２または２１の一側面に抜け出ており、この発明によれば、それは、最終カバーの短い側面の一つに配置されることができる。

フリットは、チューブ状の突出部６２の内部スペース６２１に固定され、その結果、バッテリーの製造および初期のチャージが可能となり、それは、フリットがそれらの動作中にバッテリーの容器に溶接された第１カバー上に存在しない状態で行われることができる。

フリットのシート６１の内側表面と、チューブ状の突出部６２との間のシールを実現するために、後者は、外側表面上に環状かつ凸状の領域６２３を備えることができ、その結果、ガスにフリットだけを通過する力が与えられ、それが別の方法で外側に放出するために、または、第２カバー２または２１と、第１カバー１または１１との間で蓄積されるために、その回りを流動することを回避できる。この方式では、ガスは、もっぱら排他的にベント６２２内を通過する。

実際のところ、このバッテリーの製造は単純化され、その安全性も増加しているから、この発明の装置は、十分に意図した目的を達成できることが確認されている。

特に、第２カバー上に直接的に第１カバーの充填開口の閉鎖キャップを備えることは、バッテリー上に直接キャップを適合する必要性を回避することを可能とする。

その上、第２カバーは、バッテリーの内側で反応によって生成されるガスのためのベントを除いて開口を有さないから、それは、メンテナンスがいらないタイプのバッテリーを実現することを可能とし、それは、充填開口からのキャップの取り去りを防ぐ。そのバッテリーは、また、外観も美的見地から心地よい。

この発明のカバーは、また、中央集中化されたガス抜きを持つことを可能とし、そのガス抜きは、液体の電解液の水滴が、フリットに到達するかもしれない可能性を減らし、また、フリットが、バッテリーの製造中に電解液によってぬれるかもしれない可能性を減らす。フリットのシート６１によって規定され、共通ガス収集溝７に関して、そのより高い位置によって規定され、および、削減された断面を有するダクト６１３によって規定される解決法は、如何なるタイプの電解液バッテリーのカバーにも使用されることができ、図に示された一つのように、必ずしも二重カバーでなくても良い。

この発明の装置は、特に鉛酸タイプの電解液バッテリーで着想されたけれども、それは、液体の電解液を有するもっと一般的な如何なるバッテリーにも使用されることができる。

着想された装置は、それで、許容される多数の変形例が存在し、それらの全ては、添付のクレームの範疇に含まれる。また、全ての細目は、さらに、他の技術的に同等な要素で置き換えられるかもしれない。

実際、寸法と同様に、使用された材質は、技術の態様や必要性に応じて任意であるかもしれない。
この出願が優先権を主張しているイタリア特許出願番号ＭＩ２０１１Ａ０００４７８での開示は、言及によってこの出願に組み込まれている。

ここで、各クレームで述べられた技術的な特徴は、参照番号によってフォローされ、それらの参照番号は、単にクレームの理解度を増す目的で含められ、したがって、そのような参照番号は、参照番号によって一例として識別された各要素の解釈で如何なる限定的な効果も生み出さない。

Claims (11)

1. 上面（３,３１）と下面とを備えると共に、容器の各電解セルに電解液を充填するための複数の開口（４１,５１）を備え、上記各開口（４１,５１）の夫々が、壁によって取り囲まれており、上記開口の上記壁は、共通ガス収集溝（７）によって横方向に横断されており、上記共通ガス収集溝（７）は、フリットのためのシート（６１）に接続されている電解バッテリーのためのカバーであって、
   上記フリットの上記シート（６１）が、上記カバーの上記上面（３,３１）に上記共通ガス収集溝（７）に対して側面にそった状態で配置され、かつ、上記溝（７）と上記カバーの上記上面（３,３１）との間に備えられる平面上に配置されることを特徴とする電解バッテリーのためのカバー。
2. 請求項１に記載のカバーにおいて、
   上記フリットの上記シート（６１）は、上記共通ガス収集溝（７）に、上記共通ガス収集溝（７）と比較してより小さい断面を有するダクト（６１３）によって接続されていることを特徴とするカバー。
3. 請求項２に記載のカバーにおいて、
   上記ダクト（６１３）は、上記共通ガス収集ダクト（７）の軸に対して横方向に方向づけられると共に、上記上面（３,３１）に対して傾けられ、かつ、上記電解液充填開口（５１）の少なくとも一つから分岐していることを特徴とするカバー。
4. 請求項２または３に記載のカバーにおいて、
   上記ダクト（６１３）の上記より小さい断面は、５.９ｍｍよりも小さい直径を有することを特徴とするカバー。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つに記載のカバーにおいて、
   上記フリットの上記シート（６１）は、ラビリンス状の通路（６１１）を備えることを特徴とするカバー。
6. 請求項５に記載のカバーにおいて、
   上記ラビリンス状の通路（６１１）は、お互いに直接的には面していない複数のノッチを有する互いに同心の複数の壁を備えることを特徴とするカバー。
7. 請求項１乃至６のいずれか一つに記載のカバーにおいて、
   上記カバーは、第１カバーであり、かつ、少なくとも一つの第２カバー（２,２１）を備え、その少なくとも一つの第２カバー（２,２１）は、上記フリットの上記シート（６１）を覆うために上記第１カバー（１,１１）の上記上面（３,３１）に固定されることができることを特徴とするカバー。
8. 請求項７に記載のカバーにおいて、
   上記第２カバー（２,２１）は、上記電解液充填開口（４１,５１）を覆うために適合されると共に、複数のキャップ（４２,５２,２４２）を備え、上記各キャップ（４２,５２,２４２）は、上記第２カバー（２,２１）から突出すると共に、上記第１カバー（１,１１）の上記開口（４１,５１）にかみ合い、上記キャップ（４２,５２,２４２）の夫々は、半径方向の拡張部（４２２,５２２,２４３）を備え、その拡張部（４２２,５２２,２４３）は、気密性を有した状態で、上記共通ガス収集溝（７）と上記第１カバー（１,１１）の上記上面（３,３１）との間の各開口（４１,５１）の壁とかみ合い、上記キャップ（４２,５２,２４２）は、上記第２カバー（２,２１）が上記第１カバー（１,１１）の上記上面（３,３１）上に固定されたとき、アクセスされないようになっていることを特徴とするカバー。
9. 請求項７または８に記載のカバーにおいて、
   上記キャップ（４２,５２）は、上記第２カバー（２）と一体化されるか、または、上記キャップ（２４２）は、上記第２カバー（２１）上に軸方向に保持されると共に、上記キャップ（２４２）に横方向の遊びを供給するように、横方向に可動可能であることを特徴とするカバー。
10. 請求項７乃至９のいずれか一つに記載のカバーにおいて、
    上記第２カバー（２,２１）は、上記フリットの上記シート（６１）に密封状態で挿入されることができるチューブ状の突出部（６２）を備えると共に、ガスのための外へのベント（６２２）を備えることを特徴とするカバー。
11. 略平行六面体状に形作られると共に、内部に複数の電解セルを備えるタンクを備え、上記タンクは、請求項１乃至１０のいずれか一つに記載のカバーによって上部領域が閉じられている電解バッテリー。

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