JP2646912B2 - 密閉形鉛蓄電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピューター、通信
機器等のバックアップ電源や電動工具等の電源として使
用される密閉形鉛蓄電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】密閉形鉛蓄電池は通常、充電終期に正極
板で発生する酸素ガスを負極板に移動させて、負極活物
質と反応させ酸素ガスを消費せしめると共に負極板を放
電状態にし、負極板からの水素ガスの発生を抑制するい
わゆる「Ｏ₂サイクル」を用いて密閉化している。しか
しながら、負極板の酸素ガス吸収効率は完全に１００％
ではなく、負極板からの水素ガスの発生を皆無にするこ
とは不可能であり、充電終期だけでなく、放置中にも電
池の自己放電によって水素ガスは発生する。水素ガスの
正極活物質との反応性は、酸素ガスの負極活物質とのそ
れに比べると桁違いに小さいので、電池内圧の上昇によ
る電池の破裂を防止するため密閉形鉛蓄電池は、内圧が
一定以上になった時（この時の圧力を開弁圧と呼ぶ。以
下同じ。）に電池内の気体を大気に開放して電池内部を
常圧に戻す安全弁を有している。さらに、負極活物質の
酸素ガスとの反応性が高いためこの安全弁は、常時は閉
じて、大気中の酸素ガスが電池内に流入しないように大
気と電池内とを完全に遮断できる（この時の圧力を閉弁
圧と呼ぶ。以下同じ。）密閉性が必要である。従来使用
されている安全弁の一例を図４に、該安全弁を図５に示
す蓄電池の弁座部に取り付けた状態を図６に示す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図６のように、安全弁
１は内周面１ａ全面が案内筒２の外周面２ａに接触して
いるため、開弁圧を一定の値に制御することが難しく、
長時間使用すると安全弁１と案内筒２とが固着し、異常
に高い開弁圧になり、電槽３が膨れさらにひどい場合に
は電槽の破裂という事態をもたらすことがあった。この
ような事態を避け、閉弁圧のバラツキを小さくするため
安全弁１に、シリコンオイルのような耐酸化性で蒸発し
にくい材料を塗布しているが、このような処理をして
も、なお前述のような事態は本質的には避けることがで
きないという問題点を有していた。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、開弁圧を一定の値
に制御することが容易で、長期間使用しても安全弁と案
内筒とが固着することなく、異常に高い開弁圧になるこ
ともなく、電槽の膨れや電槽の破裂という事態にならな
い、安全性の高い密閉形鉛蓄電池を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は安全弁８と、蓋１０と、弁押さえ４とを有
する密閉形鉛蓄電池であって、前記安全弁８は、円筒状
の側壁５と、該側壁５の上部開口面を閉じる天井壁６と
からなり、前記天井壁６は、上面の中央部に突起７を有
し、該突起７の幅寸法ｈが前記側壁５の内径ｂより小さ
いものであり、前記蓋１０は、上面に凹部１２を有し、
該凹部１２底面から円筒状の案内筒１１が突出している
ものであり、前記案内筒１１は、上端１１ａの外径ｋが
付け根１１ｂの外径ｊより小となるように外周面１１ｃ
にテーパーを有するものであり、前記弁押さえ４は、前
記凹部１２の開口面を閉じ、前記安全弁８の突起７上面
を押さえているものであり、前記安全弁８は、内壁５ａ
の高さｅが前記案内筒１１の高さｌより高く、すなわち
天井壁６の下面が前記案内筒の上面１１ａに接触せず、
下端９が前記案内筒１１の付け根１１ｂと接するように
前記案内筒１１を覆っていることを特徴とするものであ
る。そして、安全弁８は天井壁６の厚さｆが側壁５の厚
さｃより薄く、下端９が丸みＲｉを帯びていることが好
ましい。また、案内筒１１は、凹部１２底面との付け根
１１ｂがアールＲｍを有し、該アールＲｍが安全弁８の
下端９の丸みＲｉと同じ大きさであることが好ましい。
さらに、安全弁８と案内筒１１との接触部分に非粘着性
のグリースまたはオイルが配されていることが好まし
い。

【０００６】

【作用】案内筒１１の外周面１１ｃにテーパーを形成
し、安全弁８の内壁の高さｅを案内筒１１の高さｌより
高くすると、案内筒１１の外周面１１ｃと上面１１ａが
安全弁８の内壁５ａと天井壁下面とに接触せず、開弁圧
は主として、安全弁８の天井壁６および突起７の弾力性
によって支配される。また接触部は安全弁８の下端９と
案内筒１１の付け根１１ｂであり、長期間使用した時の
固着する面積が少なくなる。そして、安全弁８の下端９
に丸みを形成し、案内筒１１の付け根１１ｂにもアール
を形成すると、安全弁８と案内筒１１との接触部分が線
状となり、固着することが殆どなくなる。また、天井壁
６の厚さｆが側壁５の厚さｃより薄くすることにより、
天井壁６の弾力性が増す。さらに、安全弁８と案内筒１
１との接触部分にグリースまたはオイルを塗布すると接
触部分の固着を防ぐことができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。（実施例１）図１は本発明の密閉形鉛蓄電池に用
いる安全弁の断面図である。この図に示すように、側壁
５（厚さｃ）が円筒状であり、その一端は側壁５と一体
に成形された天井壁６（厚さｆ）によって閉じられてお
り、天井壁６の中央部には円筒状内径ｂよりも小さな直
径ｈの突起７が外部に向かって一体になっている安全弁
８をクロロプレンゴムを用いて成形して得た。ここで安
全弁８の側壁厚さｃは天井壁６の厚さｆよりも厚くし、
側壁下端９には丸みＲｉを設け、フッ素オイルを全面に
塗布した。この弁の寸法はそれぞれ、 ａ…１２．０mm、ｂ…８．０mm、ｃ…２．０mm、ｄ…
６．５mm ｅ…３．５mm、ｆ…０．５mm、ｇ…２．５mm、ｈ…２．
０mm Ｒｉ…１．０mm とした。

【０００８】蓋の弁座部の要部断面図を図２に示す。蓋
１０には、上面から凹んだ凹部１２が形成され、該凹部
１２の中央部に安全弁８の円筒状内壁高さｅよりも低い
高さｌの案内筒１１が設けられ、該案内筒１１の外周面
１１ｃには、上端１１ａの外径ｋは、安全弁の円筒状内
径ｂよりも充分に小さく、下端の付け根１１ｂの外径ｊ
は安全弁８の外径ｂとほぼ等しくなるような大きさのテ
ーパーが設けられている。なお、付け根１１ｂには弁の
下端９と同じアールＲｍを付けてある。即ち、寸法は、 ｊ…８．０mm、ｋ…５．０mm、ｌ…２．５mm、Ｒｍ…
１．０mm としたこのような構成の安全弁８と弁座部とを組み合わ
せて、図３に示すように弁押さえ４によって安全弁８の
下端９を案内筒１１の下端付け根１１ｂに押し付け、本
発明の密閉形鉛蓄電池に用いる安全弁部構造Ａを得た。

【０００９】図４は従来の密閉形鉛蓄電池に用いる安全
弁の断面図であり、図５は同じく従来例の蓋の弁座部の
要部断面図である。ここで、寸法をそれぞれ、 ａ’…９．０mm、ｂ’…７．５mm、ｃ’…１．２５mm、 ｄ’…８．５mm、ｅ’…６．５mm、ｆ’…２．０mm ｊ’＝ｋ’…８．０mm、ｌ’…７．０mm とし、図６に示すように弁押さえ４によって安全弁１を
固定し、従来の密閉形鉛蓄電池に用いている安全弁部構
造Ｂを得た。なお、この場合も安全弁１には、前述の本
発明の場合と同じく同じフッ素オイルを全面に塗布し
た。

【００１０】この２つの安全弁部構造Ａ，Ｂの開弁圧、
閉弁圧および安定性を比較試験した結果を表１に示す。
ここで、開弁圧は電池に装着した時に内側から圧力を１
００mmHg／１０分の割合でかけ弁が開いた圧力であり、
閉弁圧は同じ側を負圧（−７６０mmHg）にした状態で２
時間保持した後の圧力変化量（mmHg）であり、安全性は
安全弁部を６０℃で１５日間保持した後に開弁圧を測定
し、引続き閉弁圧を測定して劣化度を調べたものであ
る。なお、Ｒはバラツキを示す。

【００１１】

【００１２】（実施例２）極板、セパレータ等の電池構
成要素は同じであるが、安全弁のみ変えた容量が５Ａｈ
（２０ＨＲ）である密閉形鉛蓄電池を製作した。ここで
密閉形鉛蓄電池Ａは実施例１の安全弁構造Ａを有する本
発明による密閉形鉛蓄電池であり、密閉形鉛蓄電池Ｂは
従来の安全弁構造Ｂを有する従来例を示すものである。
これら２つの密閉形鉛蓄電池Ａ，Ｂの自己放電試験およ
び安全性を比較試験した結果を表２に示す。ここで、自
己放電試験は４０℃で３０日間保持した後に充電するこ
となく放電し、放置期間中の容量低下度を調べたもので
あり、安全性は６０℃で１５日間保持した後に放電する
ことなく充電し、電池の弁固着による膨れの有無を調べ
たものである。ｎは試験個数である。

【００１３】

【００１４】実施例１から本発明による安全弁部構造Ａ
は、開弁圧を低く設定できしかもそのバラツキが小さい
ことがわかる。これは、本発明の密閉形鉛蓄電池Ａに用
いる安全弁の構造上、開弁圧は、主として安全弁８の天
井壁６および突起７の弾力性によって制御されているか
らであると推測される。しかも弁座部と常時接触してい
るのは、円筒状側壁５の下端部９のみであり、接触面積
は従来例に比べ小さく、従って長期間使用された場合に
も固着することはない。それ故、長期間使用しても安全
弁８と案内筒１１とが固着し、異常に高い開弁圧にな
り、電槽が膨れさらにひどい場合には電槽の破裂という
事態になったりすることはない。このことは実施例１お
よび２から明らかである。

【００１５】実施例に示した弁８あるいは案内筒１１の
寸法は、設計の一例を示したものであり本発明の密閉形
鉛蓄電池の安全弁構造はこれに限定されるものではな
い。重要なことは、蓋１０の案内筒１１の高さｌを安全
弁８の円筒状内壁高さｅよりも低くし、該案内筒１１の
上端の外径ｋを、安全弁８の円筒状内壁ｂよりも充分に
小さく、下端の付け根１１ｂのそれは安全弁８のそれと
ほぼ等しい外径であるごとき大きさのテーパーをつける
ことによって、案内筒外壁１１ｃと安全弁内壁５ａとが
接触することのない構造とし、気密性は安全弁８の下端
９と案内筒１１の下端付け根１１ｂとの線条に近い接触
のみによって確保することである。このようにすれば、
開弁圧は主として弁８の天井壁６および突起７の弾力性
によって支配されるようになるので、バラツキは小さ
く、固着することもなくなる。このためには、更に負圧
時の弁形状維持のためには、実施例に示したように、安
全弁８の天井壁厚さｆは側壁の厚さｃよりも薄くし、側
壁下端９が丸みＲｉを有しており、案内筒下端の付け根
１１ｂはアールＲｍを有し、該丸みＲｉとアールＲｍと
が実質的に同じであるようにすることが望ましい。

【００１６】この点が、案内筒２の高さｌ’が安全弁ｌ
の円筒状内壁高さｅ’よりも高く、該案内筒外壁２ａと
安全弁内壁１ａとが全面にわたって常に接触しており、
この全面的な接触によって気密性を確保し、開弁圧は弁
側壁の収縮力によって決定される従来例との大きな相違
点である。本発明の密閉形鉛蓄電池Ａに用いる安全弁８
の突起７の替わりに、弁押さえ４の方に突起を設けるこ
とも考えられなくはないが、安全弁８の天井壁６の厚さ
ｆが薄く、突起によって天井壁が破られる可能性があ
り、さらに突起７に柔軟性がないので動作圧力のバラツ
キが大きくなり、好ましくない。

【００１７】従来例では、開弁圧は弁座案内筒外径
ｊ’、安全弁側壁厚さｃ’、安全弁内径ｂ’と案内筒外
径ｊ’との寸法差および弁材質の弾力性によって主とし
て決定されるのに対し、本発明の場合には弁の天井壁厚
さｆ、突起高さｇおよび弁材質の弾力性の主として安全
弁側によってのみ支配されるので、バラツキを生じる要
因が少なく、しかも低い開弁圧に設定することができ、
かつ固着することもない。

【００１８】安全弁８に使用するゴム材質に関しては、
実施例に示したクロロプレンの他、ブチルゴム、エチレ
ン−プロピレンゴム等の耐酸・耐酸化性のものであれば
いかなるものでも良い。安全弁８の開弁・閉弁の動作を
安定させるために弁体に使用する材料に関しては、実施
例に示したフッ素オイルの他、シリコンオイル、シリコ
ングリース等の耐酸・耐酸化性で弁座および弁材質を侵
さない、負活性な非粘着性のものであることが必要であ
る。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、開
弁圧を一定の値に制御することが容易で、長期間使用し
ても安全弁と案内筒とが固着することなく、異常に高い
開弁圧になることもなく、電槽の膨れや電槽の破裂とい
う事態にならない、安全性の高い密閉形鉛蓄電池を提供
することが可能であり、その工業的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る安全弁の断面図である。

【図２】本発明に係る弁座の断面図である。

【図３】本発明の安全弁構造を示す要部断面図である。

【図４】従来の安全弁の断面図である。

【図５】従来の弁座の断面図である。

【図６】従来の安全弁構造を示す要部断面図である。

【符号の説明】

４ 弁押さえ ５ 側壁５ａ 内壁 ６ 天井壁 ７ 突起 ８ 安全弁 ９ 安全弁の下端 １０ 蓋 １１ 案内筒 １１ａ 案内筒の上端 １１ｂ 案内筒の付け根 １１ｃ 案内筒の外周面 １２ 凹部 ｂ 側壁の内径 ｃ 側壁の厚さｅ 内壁の高さ ｆ 天井壁の厚さ ｈ 突起の幅寸法 ｊ 案内筒の付け根の外径 ｋ 案内筒の上端の外径ｌ 案内筒の高さ Ｒｉ 安全弁の丸み Ｒｍ 案内筒の付け根のアール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山村 昌央 大阪府高槻市城西町６番６号 湯浅電池 株式会社内 (72)発明者 中田 正 大阪府高槻市城西町６番６号 湯浅電池 株式会社内 (72)発明者 岸本 健二郎 大阪府高槻市城西町６番６号 湯浅電池 株式会社内 審査官 酒井 美知子 (56)参考文献 実開 昭62−167366（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 安全弁（８）と、蓋（１０）と、弁押さ
   え（４）とを有する密閉形鉛蓄電池であって、 前記安全弁（８）は、円筒状の側壁（５）と、該側壁
   （５）の上部開口面を閉じる天井壁（６）とからなり、 前記天井壁（６）は、上面の中央部に突起（７）を有
   し、該突起（７）の幅寸法（ｈ）が前記側壁（５）の内
   径（ｂ）より小さいものであり、 前記蓋（１０）は、上面に凹部（１２）を有し、該凹部
   （１２）底面から円筒状の案内筒（１１）が突出してい
   るものであり、 前記案内筒（１１）は、上端（１１ａ）の外径（ｋ）が
   付け根（１１ｂ）の外径（ｊ）より小となるように外周
   面（１１ｃ）にテーパーを有するものであり、 前記弁押さえ（４）は、前記凹部（１２）の開口面を閉
   じ、前記安全弁（８）の突起（７）上面を押さえている
   ものであり、 前記安全弁（８）は、内壁（５ａ）の高さ（ｅ）が前記
   案内筒（１１）の高さ（ｌ）より高く、下端（９）が前
   記案内筒（１１）の付け根（１１ｂ）と接するように前
   記案内筒（１１）を覆っていることを特徴とする、 密閉形鉛蓄電池
2. 【請求項２】 前記安全弁（８）は、前記天井壁（６）
   の厚さ（ｆ）が前記側壁（５）の厚さ（ｃ）より薄く、
   前記下端（９）が丸み（Ｒｉ）を帯びていることを特徴
   とする、 請求項１記載の密閉形鉛蓄電池。
3. 【請求項３】 前記案内筒（１１）は、付け根（１１
   ｂ）がアール（Ｒｍ）を有し、該アール（Ｒｍ）が前記
   安全弁（８）の下端（９）の丸み（Ｒｉ）と同じ大きさ
   であることを特徴とする、 請求項１または請求項２記載の密閉形鉛蓄電池。
4. 【請求項４】 前記安全弁（８）と前記案内筒（１１）
   との接触部分にグリースまたはオイルが配されているこ
   とを特徴とする、 請求項１ないし３のいずれかに記載の密閉形鉛蓄電池。