JP2015526850A

JP2015526850A - 産業用バッテリーの蒸留水充填システム

Info

Publication number: JP2015526850A
Application number: JP2015523024A
Authority: JP
Inventors: ユンジョンカン; ヨンスーハン
Original assignee: マルーエムシーエスコーリミテッド
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2015-09-10
Also published as: EP2882031A4; US20150295223A1; WO2014021659A1; EP2882031A1; CN104620438A; KR101340378B1

Abstract

本発明に係る産業用バッテリーの蒸留水充填システムは、バッテリーが装着された機器にバッテリーと共に搭載され、蒸留水が貯蔵される蒸留水貯蔵タンクと、前記蒸留水貯蔵タンクと連結され、蒸留水貯蔵タンクに貯蔵されている蒸留水をバッテリー側へ供給する供給ホースと、前記バッテリーに装着され、前記供給ホースと連結されてバッテリー内の電解液の水位に応じてバッテリー側への蒸留水供給を選択的に遮断する注入弁とを含む。前記注入弁は、前記供給ホースと連結される連結ポートと、前記連結ポートの下方に備えられ、連結ポートと連結される注入口が上段に設けられて下面が開放された形態でバッテリー内部へ挿入される弁ハウジングと、前記弁ハウジング内に内蔵され、浮力によって上昇して前記弁ハウジングの注入口を遮断したり、重力によって下降して前記注入口を開放したりする浮力式開閉手段とを含む。前記浮力式開閉手段は、上下方向に連通される複数の通水管路が設けられた中空構造のフロートと、前記フロートの上段に備えられ、前記注入口を塞ぐパッキン蓋とを含む。上述したような本発明に係る産業用バッテリーの蒸留水充填システムによると、蒸留水貯蔵タンクがバッテリーと共に機器に搭載される特性上、蒸留水の充填作業が持続的に行われる上に、蒸留水貯蔵タンクの水位を確認し、蒸留水貯蔵タンクに蒸留水を補充する簡単な作業だけで蒸留水の充填に必要な作業が完了するので、作業の効率性が向上するというメリットがある。【選択図】図４

Description

本発明は、蒸留水の充填を必要とする産業用バッテリーに適用され、充填作業の安定性と効率を向上できる蒸留水充填システムに関するものである。

産業用バッテリーは２次電池の一種として、その内部に陽極板と陰極板が挿入され、電解液が充填された複数のセルの組み合わせからなり、自動車をはじめとする電動カートや電動フォークリフトなどの運送機器において電力供給のために多く用いられている。

かかる産業用バッテリーは、基本的に電解液に浸漬された陽極板と陰極板との間で起こる化学反応による化学的エネルギーを利用して電力を発生する放電と、外部から供給される電気的エネルギーによって電解液を硫酸化する充電とを繰り返しながら持続的に使用することになる。

一方、かかる産業用バッテリーを用いる機器のうち、電動カートや電動フォークリフトの場合はバッテリーから供給される電力を主動力源として使用するため、周期的に外部電力を利用し、バッテリーを充電する作業が必要となる。さらにバッテリーの使用過程において、化学反応により電解液に含まれている水が蒸発して電解液の水位が低下し、濃度が増加するため、蒸留水を充填することで電解液の水位及び濃度を調整しなければならない。

そのため、従来は、バッテリーの上面に備えられたキャップを開けて作業員が蒸留水を直接注入する方法を用いたが、そのような従来の方法によると、蒸留水の注入過程において作業員が蒸留水の充填量を目視で確認することになり、作業員の不注意などによって蒸留水が溢れるといった現象が発生した。

蒸留水が溢れて外部に流出されると、硫酸成分の電解液によって作業員が火傷したり周辺機器が腐食したりする恐れがあるため、蒸留水が溢れないようユーザーが十分な注意を払わなければならないなど、作業が煩わしく危険であるとの問題があった。

さらに、作業員が電解液の水位を随時に点検し、水位が正常値より低い場合は、注入作業を行わなければならないが、それぞれのセルを開放して電解液の残量を確認する作業は非常に厄介なため、ややもすると疎かになり電解液の水位を確認できない場合が多いとの問題もあった。

かかる問題を解決するため、バッテリーに蒸留水を容易に充填するための、いわゆる蒸留水充填システムが案出された。

従来の蒸留水充填システムは、その一例として図１に示すように、バッテリー５に装着される複数の注入弁１０と、前記各注入弁１０と順次連結される供給ホース１２と、前記供給ホース１２を通して蒸留水を供給する、いわゆる充填カート１４とを含んで構成される。

注入弁１０は遮断方式によってフロート式や圧力反応式など、幾つかの種類に分けられる。その中でフロート式の注入弁１０は例示的に図２に示すように、その内部に注入管路１０ａが形成されたポートキャップ１０１と、ポートキャップ１０１に装着され、注入管路１０ａに沿って上下するように備えられたフロート１０２とを含んで構成される。

充填カート１４は、蒸留水を貯蔵するタンクと、貯蔵されている蒸留水を加圧し、供給ホース１２を通して移送するポンプとを備えるものであって、容易に移動できるよう車輪が設けられた形態が一般的である。

かかる従来の蒸留水充填システムによると、バッテリー５のセル毎に注入弁１０が装着された状態で充填カート１４から供給された蒸留水が供給ホース１２を通して移送され、注入弁１０を通してバッテリー５の各セル内に注入される。蒸留水が注入されるにしたがい電解液の水位が上昇し、フロート１０２が上昇すると、フロート１０２によってポートキャップ１０１の注入管路１０ａが塞がることになり、その結果、蒸留水の注入が遮断される。

そして、複数のセルの組み合わせで構成されたバッテリー５の構造特性上、蒸留水の充填過程においては、セル毎に蒸留水の充填が行われることになり、一方のセルの充填が完了して注入弁１０が遮断したら他方のセルの充填が行われる過程が順次進行し、最終的に全セルの充填が行われる。

一方、かかる従来の蒸留水充填システムは、その構造及び機能の面において幾つかの問題点があるが、それについて説明すると次の通りである。

まず、産業用バッテリー５は前述のように複数のセルの組み合わせからなるため、バッテリー５の種類によって少なければ数個、多ければ数十個のセルが組み合わせられ、一つのバッテリー５に対する充填作業を行う場合においても、数回或いは数十回にわたって注入弁１０を装着し、充填が完了したら注入弁１０を脱去する作業を繰り返さなければならない。

したがって、かかる従来技術によると、注入弁１０を装着及び脱去する作業が非常に煩わしいという問題がある。

また、化学反応過程において電解液の温度が上昇する特性上、図２に示すようにフロート式の注入弁１０が適用された充填システムの場合、フロート１０２が注入管路１０ａ内で熱変形して曲がるなどの理由からポートキャップ１０１と干渉することにより、電解液の水位が上昇するにも関わらず、フロート１０２が上昇しなかったり遅く反応したりする誤作動が誘発される。

このようにフロート１０２の誤作動により、注入弁１０の遮断機能が適切に行われず、蒸留水の注入過程において蒸留水が溢れる現象が起きるなどの問題もある。

圧力反応式の注入弁が適用された充填システムは、注入弁の構造が複雑であり、単価が高いため、結果的にシステムの構成にたくさんの費用がかかるという問題がある（不図示）。

さらに、かかる従来の蒸留水充填システムを用いるに当たり、作業員がバッテリー５の電解液の水位を随時に点検し、水位が正常値より低い場合は注入作業を行わなければならないため、それぞれのセルを開放し、電解液の残量を確認する作業が非常に煩わしいことは前と変わらないと考えられる。

本発明は、上述したような問題を解決するためのものであり、バッテリーに蒸留水を充填する作業を効率的、かつ安定的に行うための産業用バッテリーの蒸留水充填システムを提供しようとするものである。

本発明に係る産業用バッテリーの蒸留水充填システムは、バッテリーが装着された機器にバッテリーと共に搭載され、蒸留水が貯蔵される蒸留水貯蔵タンクと、前記蒸留水貯蔵タンクと連結され、蒸留水貯蔵タンクに貯蔵されている蒸留水をバッテリー側へ供給する供給ホースと、前記バッテリーに装着されて前記供給ホースと連結され、バッテリー内の電解液の水位に応じてバッテリー側への蒸留水供給を選択的に遮断する注入弁とを含む。

前記注入弁は、前記供給ホースと連結される連結ポートと、前記連結ポートの下方に備えられ、連結ポートと連結される注入口が上段に設けられて下面が開放された形態でバッテリー内部へ挿入される弁ハウジングと、前記弁ハウジング内に内蔵され、浮力によって上昇して前記弁ハウジングの注入口を遮断したり、重力によって下降して前記注入口を開放したりする浮力式開閉手段とを含む。

前記浮力式開閉手段は、上下方向に連通される複数の通水管路が設けられた中空構造のフロートと、前記フロートの上段に備えられ、前記注入口を塞ぐパッキン蓋とを含む。

前記フロートは、その底部が他部位より厚く形成される。

前記弁ハウジングは、前記電解液がその内部へ流入できると共に前記フロートが離脱しないよう、部分的に遮断された構造をなす。

前記弁ハウジングは、その下段の縁部に沿って前記フロートの直径より内径の小さい仕上げリング部が設けられた構造をなす。

前記蒸留水貯蔵タンクは、貯水されている蒸留水の水位を外部から目視で把握できるよう、半透明または透明素材からなる。

本発明に係る産業用バッテリーの蒸留水充填システムによると、蒸留水貯蔵タンクがバッテリーと共に機器に搭載される特性上、蒸留水の充填作業が持続的に行われる上に、蒸留水貯蔵タンクの水位を確認し、蒸留水貯蔵タンクに蒸留水を補充する簡単な作業だけで蒸留水の充填に必要な作業が完了するので、作業の効率性が向上するというメリットがある。

従来技術に係る産業用バッテリーの蒸留水充填システムを示す構成図である。従来技術に係る産業用バッテリーの蒸留水充填システムに適用されたフロート式注入弁の構造を示す概略図である。本発明に係る産業用バッテリーの蒸留水充填システムを示す構成図である。本発明に係る産業用バッテリーの蒸留水充填システムに適用される注入弁の構造を示す一部切開斜視図である。本発明に係る産業用バッテリーの蒸留水充填システムに適用される浮力式開閉手段を示す切開斜視図である。本発明に係る産業用バッテリーの蒸留水充填システムの注入弁の開閉作動を示す例示断面図である。本発明に係る産業用バッテリーの蒸留水充填システムの注入弁の開閉作動を示す例示断面図である。

以下、図３ないし図６ｂを参照し、本発明を実施するための具体的な内容について説明する。

本発明に係る産業用バッテリーの蒸留水充填システムは、図３及び図４に示すようにバッテリー５が装着された機器７にバッテリー５と共に搭載される蒸留水貯蔵タンク４０と、前記蒸留水貯蔵タンク４０と連結され、それに貯蔵されている蒸留水をバッテリー５側へ供給する供給ホース３０と、前記バッテリー５に装着され、前記供給ホース３０と連結されてバッテリー５内の電解液の水位に応じてバッテリー５側への蒸留水供給を選択的に遮断する注入弁２０とを含む。

前記蒸留水貯蔵タンク４０からバッテリー５側へ蒸留水を供給する方式は、その原理によっていわゆる自然落下方式と、ポンピング方式に分けられる。

自然落下方式は、蒸留水貯蔵タンク４０をバッテリー５より高い位置に配置することで、蒸留水貯蔵タンク４０に貯蔵されている蒸留水が供給ホース３０を通して流れるようにする。ポンピング方式は、蒸留水貯蔵タンク４０に設けられた加圧ポンプ（不図示）により、蒸留水がバッテリー５側へ加圧移送されるようにする。

自然落下方式が適用される場合、例えばフォークリクトのような機器７の場合においては、一般的にバッテリー５が機器７の中心底部に配置されるので、蒸留水貯蔵タンク４０はエンジンフード９の後側上面のように高い位置に配置されることが好ましい（図３を参照）。

そして、前記注入弁２０は、前記供給ホース３０と連結される連結ポート２２と、前記連結ポート２２の下方に備えられ、連結ポート２２と連結される注入口２４ａが上段に設けられて下面が開放された形態の弁ハウジング２４と、前記弁ハウジング２４内に内蔵される浮力式開閉手段とを含む。

前記浮力式開閉手段は、図５に示すように上下方向に連通される複数の通水管路２６ａが設けられた中空構造のフロート２６と、前記フロート２６の上段に備えられ、前記注入口２４ａを防ぐパッキン蓋２８とを含む。

前記フロート２６は、概ね厚い円筒状で上段がテーパー状であることが好ましい。また、その直径が弁ハウジング２４の内径よりやや小さく、かつ後述のように仕上げリング部２４１の内径よりは大きく形成される。

パッキン蓋２８は耐酸性弾性素材からなり、前記フロート２６はその底部２６１が他部位より厚く形成される。

前記弁ハウジング２４は、前記電解液がその内部へ流入できると共に前記フロート２６が離脱しないよう、部分的に遮断された構造をなす。例えば、前記弁ハウジング２４の下段の縁部に沿って前記フロート２６の直径より内径の小さい仕上げリング部２４１が設けられた構造をなす。

そして、前記蒸留水貯蔵タンク４０は、貯水されている蒸留水の水位を外部から目視で把握できるよう、半透明または透明素材からなる。

上述したような本発明に係る蒸留水充填システムの作動を説明すると、次の通りである。

まず、前記注入弁２０は、弁ハウジング２４がバッテリー５の内部へ挿入される形態でバッテリー５に装着される。図６ａに示すように、バッテリー５内の電解液の水位が正常レベルである場合には、浮力によって浮き上がったフロート２６のパッキン蓋２８が注入口２４ａを防ぐ遮断状態を維持することになる。遮断状態では蒸留水がバッテリー５内へ注入されない。

続いて、図６ｂに示すように、バッテリー５の使用につれ電解液が蒸発し、水位が低下すると、フロート２６の高さも低下することになる。それによってパッキン蓋２８が注入口２４ａから離隔され、注入口２４ａが開放された開放状態になる。

開放状態では、蒸留水貯蔵タンク４０に貯蔵されている蒸留水が供給ホース３０を通してそれぞれの注入弁２０へ供給され、順次にバッテリー５の各セルに注入される。

そして、再び電解液の水位が正常レベルに到達すると、フロート２６が浮き上がってパッキン蓋２８が注入口２４ａを塞ぐ遮断状態になり、蒸留水の注入が中断される。

したがって、本発明によると、蒸留水貯蔵タンク４０がバッテリー５と共に機器７に搭載されて蒸留水がバッテリー５へ持続的に供給され、注入弁２０によって自動で遮断される特性上、作業員が蒸留水貯蔵タンク４０内の蒸留水の水位を観察し、蒸留水貯蔵タンク４０に蒸留水を補充する作業だけで蒸留水の補充作業が容易に行われる。

また、前記蒸留水貯蔵タンク４０が半透明または透明材質からなる特性上、作業員は蒸留水貯蔵タンク４０内の水位を目視でも容易に観察することができる。

本発明によると、注入弁２０を構成する弁ハウジング２４と浮力式開閉手段の構造上、蒸留水の注入及び遮断機能の安定性が従来に比べて向上する。それについて説明すると次の通りである。

まず、本発明によると、前述の通り、フロート２６が弁ハウジング２４の内部に完全に内蔵され、フロート２６が厚い円筒状をなす特性上、従来のような熱変形による誤作動の恐れは殆どないと考えられる。

さらに、前記フロート２６の底部２６１が他部位より厚く形成される特性上、フロート２６の重量が下向きに偏るため、フロート２６が上昇する過程における偏りによって、パッキン蓋２８が注入口２４ａを正確に塞げなかったり、逆に弁ハウジング２４の内面と干渉し、動きが円滑に行われなかったりした現象が積極的に防止される。

また、フロート２６と弁ハウジング２４の内面との間隔は広くないが、注入口２４ａを通して注入される蒸留水がフロート２６と弁ハウジング２４の内面との間隙だけでなく、フロート２６に設けられた通水管路２６ａを通しても流れるため、蒸留水の注入作動が円滑に行われる。

そして、弁ハウジング２４の下段に設けられた仕上げリング部２４１によってフロート２６が支えられることから、蒸留水の注入過程においてフロート２６と弁ハウジング２４の内面との間隙に流入した蒸留水の流れが若干滞ることになるが、このように流れの滞る蒸留水は、フロート２６と弁ハウジング２４の内面との間で一種の潤滑液として働くため、フロート２６の動きが滑らかに行われるようになる。

Claims

バッテリーが装着された機器にバッテリーと共に搭載され、蒸留水が貯蔵される蒸留水貯蔵タンクと、
前記蒸留水貯蔵タンクと連結され、蒸留水貯蔵タンクに貯蔵されている蒸留水をバッテリー側へ供給する供給ホースと、
前記バッテリーに装着され、前記供給ホースと連結されてバッテリー内の電解液の水位に応じてバッテリー側への蒸留水供給を選択的に遮断する注入弁と、
を含む、産業用バッテリーの蒸留水充填システム。
前記注入弁は、
前記供給ホースと連結される連結ポートと、
前記連結ポートの下方に備えられ、連結ポートと連結される注入口が上段に設けられて下面が開放された形態でバッテリー内部へ挿入される弁ハウジングと、
前記弁ハウジング内に内蔵され、浮力によって上昇して前記弁ハウジングの注入口を遮断したり、重力によって下降して前記注入口を開放したりする浮力式開閉手段と、
を含む、請求項１に記載の産業用バッテリーの蒸留水充填システム。
前記浮力式開閉手段は、
上下方向に連通される複数の通水管路が設けられた中空構造のフロートと、
前記フロートの上段に備えられ、前記弁ハウジングの注入口を塞ぐパッキン蓋と、を含む、請求項２に記載の産業用バッテリーの蒸留水充填システム。
前記フロートは、その底部が他部位より厚く形成されることを特徴とする、請求項３に記載の産業用バッテリーの蒸留水充填システム。
前記弁ハウジングは、前記電解液がその内部へ流入できると共に前記フロートが離脱しないよう、部分的に遮断された構造をなすことを特徴とする、請求項３に記載の産業用バッテリーの蒸留水充填システム。
前記弁ハウジングは、その下段の縁部に沿って前記フロートの直径より内径の小さい仕上げリング部が設けられた構造をなすことにより、前記弁ハウジングから前記フロートが離脱しないようにすると共に前記弁ハウジングの内面と前記フロートとの間隙で電解液が滞ることを特徴とする、請求項５に記載の産業用バッテリーの蒸留水充填システム。
前記蒸留水貯蔵タンクは、貯水されている蒸留水の水位を外部から目視で把握できるよう、半透明または透明素材からなることを特徴とする、請求項１に記載の産業用バッテリーの蒸留水充填システム。