JP3732264B2

JP3732264B2 - 鉛蓄電池装置

Info

Publication number: JP3732264B2
Application number: JP33166595A
Authority: JP
Inventors: 公並木; 令朗伊藤; 貢新屋敷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2015-12-20
Also published as: JPH09171812A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉛蓄電池装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、従来の鉛蓄電池の構成について説明する。
図３は従来の鉛蓄電池の断面図（要部）であり、鉛蓄電池１００は、陽極板１０１…（…は複数個を示す。以下同様）と、これらの陽極板１０１…に対向する陰極板１０２…と、陽極板１０１…と陰極板１０２…とを隔てるセパレータ１０３…と、これらの陽極板１０１…、陰極板１０２…及びセパレータ１０３…を収納する電そう１０４と、この電そう１０４に満たした電解液１０５と、電そう１０４上部に設けた液口栓１０６と、図示せぬ陽極・陰極端子とからなる。なお、１０７は通気孔である。
【０００３】
陽極板１０１は鉛・アンチモン合金等でできた格子体の目に活物質として二酸化鉛を充填したものである。
陰極板１０２は鉛・アンチモン合金等でできた格子体の目に活物質として海綿状鉛を充填したものである。
セパレータ１０３は多孔質体であり、電解液１０５である希硫酸を自由に通すことができる。
【０００４】
次に作用を説明する。
充電済みの鉛蓄電池１００の陽極・陰極端子に負荷を接続すると、鉛蓄電池１００は放電状態となる。この時、陽極板１０１の二酸化鉛と陰極板１０２の海綿状鉛は、電解液１０５である希硫酸と化学反応して、陽極・陰極では硫酸鉛が生成し、同時に水ができる。この反応を化学式に表わすと、下記化１のようになる。
【０００５】
【化１】

【０００６】
放電を続けると、電解液１０５中の水が増え、電解液１０５は次第に薄められ、比重は小さくなる。
【０００７】
放電後の鉛蓄電池１００を充電すると、放電によって硫酸鉛に変った陽極・陰極板１０１，１０２は硫酸を分離し、陽極板１０１では二酸化鉛に、陰極板１０２では海綿状鉛に戻る。硫酸が生成されるため、比重はもとに戻る。また、この時に電解液１０５中の水は電気分解され、陽極から酸素ガス、陰極から水素ガスが発生し、電解液１０５は次第に減少して電解液液面１０８は下がる。発生したガスは、液口栓１０６の通気孔１０７から外部に排出される。この反応を化学式に表わすと、下記化２のようになる。
【０００８】
【化２】

【０００９】
従来、鉛蓄電池の性能を向上させた装置には、特公平１−２９０２３号公報「蓄電池電解液攪拌装置」がある。
上記公報は、コンプレッサによって、シリンダ内のピストンを駆動し、シリンダ内に溜まった空気を環液管下部の気泡発生器から電解液中に放出し、気泡を電解液中で上昇させて電解液を攪拌し、各部の温度差及び比重差を均一化するものである。
【００１０】
上記公報の電極での気泡の状態を以下に示す。
図４は電極での気泡の状態を説明する断面図（要部拡大図）であり、図３に使用した符号を流用する。
気泡１０９は、図示せぬ下方の気泡発生器から電解液中に混入し、陽・陰極板１０１，１０２表面を覆う。
【００１１】
次に従来の電極での生成物の状態を説明する。
図５は電極での生成物の状態を説明する断面図であり、放電時には、例えば、陰極板１０２の活物質であるＰｂは、前述の化学式化１により硫酸鉛（ＰｂＳＯ₄）１０２ａに変化する。
充電時には、陰極板１０２に生成された硫酸鉛１０２ａは、前述の化学式化２で示したように元のＰｂに戻る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示したように、上記従来技術では、陽・陰極板１０１，１０２表面の気泡１０９が電解液と陽・陰極板１０１，１０２の活物質との反応を阻害して鉛蓄電池１００の性能を低下させる恐れがある。
また、図５に示したように、従来、放電時に陰極板１０２で生成される硫酸鉛１０２ａは陰極板１０２表面に大きく成長して、充電時に元のＰｂに戻りにくくなり、性能が劣化するという不都合がある。
本発明の目的は、電解液と極板活物質との反応を促し、鉛蓄電池の性能向上を図ることのできる鉛蓄電池装置を提供することにある。
【００１３】
【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の請求項１は、鉛蓄電池と、この鉛蓄電池を振動させる振動機構とからなる鉛蓄電池装置であって、振動機構を、鉛蓄電池が収納可能な容器と、この容器に満たした液体と、この液体を振動させる振動子とから構成し、容器内の液体を所定温度に保った状態で、振動子の振動を液体を介して鉛蓄電池全体に伝える。
鉛蓄電池全体を振動機構で振動させることにより、放電時に生成する電極で硫酸鉛を微細化し、充電時に硫酸鉛が消失するのを容易にして充電効率を向上させる。また、極板で発生した気泡の付着を防ぎ、電解質と電極活物質との反応と促す。
【００１４】
振動機構を、鉛蓄電池が収納可能な容器と、この容器に満たした液体と、この液体を振動させる振動子とから構成することで、液体を振動させることにより、振動は鉛蓄電池全体に伝えることができる。
【００１５】
請求項２は、振動子の周波数可変手段を備え、振動子の周波数を適宜変更できるようにした。
鉛蓄電池、液体によって鉛蓄電池の性能を向上させる適当な振動周波数が選択できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る鉛蓄電池装置の説明図であり、鉛蓄電池装置１は、水タンク２と、この水タンク２内の下部に設けたヒーター３と、水タンク２内の上部に設けたクーラー４と、これらのヒーター３及びクーラー４の間に設けた温度計５と、この水タンク２内に満たした水６と、この水６を水タンク２から排出する第１導管７と、この第１導管７に介設したポンプ８と、排出した水６を溜める水槽１１と、この水槽１１内に収納した鉛蓄電池１２と、この鉛蓄電池１２の電解液内に挿入した加速度センサー１３と、水槽１１内の下部に設けた振動子１４と、水槽１１内の鉛蓄電池１２近傍に設けた温度計１５と、水槽１１から水６を水タンク２に戻す第２導管１６と、上記ヒーター３、クーラー４及び温度計５，１５に接続した温度制御部２１と、振動子１４及び加速度センサー１３に接続した振動子制御部２２とからなる。
【００１７】
水槽１１内には水６を鉛蓄電池１２の電解液液面高さまで満たす。
温度制御部２１は、水タンク２内の水温を所定温度に保ち、水槽１１内の水温を一定にする作用をなす。
【００１８】
以上に述べた鉛蓄電池装置の作用を次に説明する。
図１において、振動子制御部２２から振動子駆動信号を発して振動子１４を振動させる。振動子１４の振動は水６を介して鉛蓄電池１２全体に伝わる。この時、実際に鉛蓄電池１２の電解液に伝わった振動を加速度センサー１３でモニターする。
【００１９】
図２は本発明に係る電極での反応を説明する断面図（要部拡大図）であり、放電時には、例えば、陰極板１０２の活物質であるＰｂは、前述の化学式化１により硫酸鉛（ＰｂＳＯ₄）１０２ａに変化する。
この時、鉛蓄電池１２全体が振動すると、鉛蓄電池１２内の陰極板１０２が振動し、硫酸鉛１０２ａが大きく成長するのを妨げ、硫酸鉛１０２ａを微細な粒子にする。充電時には、陰極板１０２に生成された硫酸鉛１０２ａは、前述の化学式化２に従って元のＰｂに戻る。この際に、硫酸鉛１０２ａは十分に細粒であるために良好に電解液と接触するので、反応速度が大きく充電を短時間で終わらせることができる。
鉛蓄電池の容量や液体の密度を変えた場合には、図１に示した振動制御部２２で振動子１４の振動周波数を鉛蓄電池１２の性能が最も向上する周波数に変えることができる。
【００２０】
図１において、水６の温度は、温度制御部２１で調整する。この調整方法を以下に示す。
▲１▼ポンプ８を作動させ、水６を水タンク２と水槽１１との間で循環させる。
▲２▼水タンク２内の水６に浸した温度計５によって水温を測定する。
【００２１】
▲３▼温度制御部２１は、温度計５からの測定水温を基に、もし、測定水温が所定水温よりも高い場合には、水タンク２内のクーラー４を働かせ、所定水温まで下げる。
もし、測定水温が所定水温よりも低い場合には、水タンク２内のヒーター３を働かせ、所定水温まで上げる。
【００２２】
ここで、水タンク２内の水６を第１導管７で水槽１１へ移す時に水６の水温が低下することもあり、最終的には水槽１１内の温度計１５での測定水温が所定水温となるように上記したようなヒーター３、クーラー４の制御を温度制御部２１で行う。
【００２３】
以上の調整により、水槽１１内の水６を所定水温に保つことができる。これによって、水６に浸した鉛蓄電池１２の電解液や電極は一定温度に保たれ、電極の活物質と電解液との化学反応を最適温度条件で行なわせることができ、鉛蓄電池１２の性能向上を図ることができる。
【００２４】
尚、本発明の水６は、その他の液体でも差し支えなく、要は振動伝達媒体であればよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の鉛蓄電池装置は、鉛蓄電池と、この鉛蓄電池を振動させる振動機構とから構成したので、鉛蓄電池全体を振動機構で振動させることにより、放電時に生成する硫酸鉛を微細化し、充電時に硫酸鉛が消失するのを容易にして充電効率が向上できる。また、極板で発生した気泡の付着を防ぎ、電解質と電極活物質との反応を促し、鉛蓄電池の性能向上を図ることができる。
【００２６】
振動機構を、鉛蓄電池が収納可能な容器と、この容器に満たした液体と、この液体を振動させる振動子とから構成したので、液体を振動させることにより、振動は鉛蓄電池全体に伝えることができ、鉛蓄電池の各セルの性能を向上させることができる。
【００２７】
請求項２の鉛蓄電池装置は、振動子の周波数可変手段を備え、振動子の周波数を適宜変更できるようにしたので、鉛蓄電池の容量、液体の比重によって鉛蓄電池の性能を向上させる適当な振動周波数が選択でき、種々の鉛蓄電池に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鉛蓄電池装置の説明図
【図２】本発明に係る電極での反応を説明する断面図（要部拡大図）
【図３】従来の鉛蓄電池の断面図（要部）
【図４】電極での気泡の状態を説明する断面図（要部拡大図）
【図５】電極での生成物の状態を説明する断面図
【符号の説明】
１…鉛蓄電池装置、６…液体（水）、１１…容器（水槽）、１２…鉛蓄電池、１４…振動子、２２…周波数可変手段（振動子制御部）。

Claims

鉛蓄電池と、この鉛蓄電池を振動させる振動機構とからなる鉛蓄電池装置であって、
前記振動機構は、前記鉛蓄電池が収納可能な容器と、この容器に満たした液体と、この液体を振動させる振動子とからなり、
前記容器内の液体を所定温度に保った状態で、前記振動子の振動を前記液体を介して前記鉛蓄電池全体に伝えることを特徴とする鉛蓄電池装置。
振動子の周波数可変手段を備え、振動子の周波数を適宜変更できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池装置。