JP4208709B2 - 制御弁式鉛蓄電池用制御弁の開弁圧または閉弁圧の測定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、制御弁式鉛蓄電池（以下、適宜、電池と略記する。）の制御弁の作動圧（開弁圧または閉弁圧）を迅速かつ的確に測定する方法に関する。
制御弁式鉛蓄電池の制御弁は、使用中において電池内にガスが発生して内圧が高まったとき開放状態となってガスを放出して電槽の膨れなどを防止するものである。この制御弁は通常は閉鎖状態にあって大気の流入を阻止して負極活物質の酸化を防ぎ、それにより充電電圧や電池容量の低下を防止する。そしてこの制御弁は電池内の気圧と大気圧との差が所定値に達したとき作動（開閉）するように設計されており、出荷までにその開弁圧および閉弁圧が測定される。
従来、前記制御弁の作動圧の測定は、電池の電槽に孔を開け、そこから電池内にエアーを送り込み、加圧して電池内の圧力変化を測定する方法、或いは制御弁単体を試験用ダミー電池に取り付けて作動圧を測定する方法により行われていた。
しかしながら、前記孔開け法は、制御弁からのエアーの流入量に対して電池の内容積が極めて大きいため、特に、開弁後閉弁するまでに長時間を要するという問題があった。
一方、前記ダミー法は、制御弁の作動圧が、制御弁を取り付ける排気筒の形状や外形寸法、制御弁の内径寸法、排気筒と制御弁の嵌合状態などにより変化するため、的確な測定値が得られないという問題があった。
本発明は制御弁式鉛蓄電池の制御弁の作動圧（開弁圧または閉弁圧）を迅速かつ的確に測定することを目的とする。
請求項１記載発明は、制御弁式鉛蓄電池内の圧力が大気圧状態で閉鎖されている制御弁式鉛蓄電池の制御弁の周囲を平板状または凹状の冶具で気密に覆い、前記冶具内を減圧していって、前記制御弁が開弁したときの前記冶具内の気圧Ｐ１を測定し、この気圧Ｐ１と前記制御弁式鉛蓄電池内の開弁前の気圧Ｐ２との差の絶対値（｜Ｐ１−Ｐ２｜）を開弁圧Ｐｋとする制御弁式鉛蓄電池の開弁圧の測定方法である。
請求項２記載発明は、制御弁式鉛蓄電池内の圧力が大気圧状態で閉鎖されている制御弁式鉛蓄電池の制御弁の周囲を平板状または凹状の冶具で気密に覆い、前記冶具内を減圧し、前記制御弁が開弁したならば減圧を停止し、そのまま放置して、前記冶具内の気圧が制御弁式鉛蓄電池内からのエアーの流入により上昇して制御弁が元の閉鎖状態に戻ったときの冶具内の気圧Ｐ３を測定し、この気圧Ｐ３と前記制御弁式鉛電池内の閉弁時の気圧Ｐ４との差の絶対値（｜Ｐ３−Ｐ４｜）を閉弁圧Ｐｈとする制御弁式鉛蓄電池の閉弁圧の測定方法である。
請求項１記載発明は制御弁式鉛蓄電池内の圧力が大気圧状態で閉鎖されている制御弁式鉛蓄電池の制御弁の周囲を、冶具で気密に覆い前記冶具内を減圧して制御弁が開弁するときの前記冶具内の気圧から開弁圧を測定する方法であり、請求項２記載発明は前記開弁後に減圧を停止し放置して制御弁が閉弁するときの冶具内の気圧から閉弁圧を測定する方法であり、前記冶具の内容積（覆われた制御弁の周囲容積）が電池の内容積に比べて極めて小さいため、前記開弁までの減圧時間または前記閉弁までの放置時間はいずれも短く、従って作動圧の測定が迅速に行える。またダミー電池を用いず、実体の電池について測定するため的確な測定値が得られる。
以下に、本発明の実施形態を、図を参照して具体的に説明する。
図１は本発明を実施するための装置例である。
この装置では、制御弁式鉛蓄電池１の突出する排気室１ａ内に中空の排気筒１ｂが設けられその上端開口部１ｃにキャップ状のゴムからなる制御弁２が冠着され開口部1ｃを閉鎖して配されており、排気室１ａの上端は平板状の冶具３で気密に覆われ、制御弁２の周囲を気密に覆っている。排気室１ａは冶具３とこれに取り付けられたパイプ４を介して真空ポンプ５に連通しており、冶具３と真空ポンプ５間のパイプ４には圧力センサ６、バルブ７、流量計８および流量調整弁９が接続されている。圧力センサ６とバルブ７間には排気室１ａ内、即ち治具３内の圧力変化を測定するためのＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）１０が取り付けてある。
なお、制御弁２は電池の化成工程後に冠着され、電池内は大気圧状態で閉鎖されている。
図１は本発明を実施するための装置例である。
この装置では、制御弁式鉛蓄電池１の突出する排気室１ａ内に中空の排気筒１ｂが設けられその上端開口部１ｃにキャップ状のゴムからなる制御弁２が冠着され開口部1ｃを閉鎖して配されており、排気室１ａの上端は平板状の冶具３で気密に覆われ、制御弁２の周囲を気密に覆っている。排気室１ａは冶具３とこれに取り付けられたパイプ４を介して真空ポンプ５に連通しており、冶具３と真空ポンプ５間のパイプ４には圧力センサ６、バルブ７、流量計８および流量調整弁９が接続されている。圧力センサ６とバルブ７間には排気室１ａ内、即ち治具３内の圧力変化を測定するためのＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）１０が取り付けてある。
なお、制御弁２は電池の化成工程後に冠着され、電池内は大気圧状態で閉鎖されている。
冶具３としては、平板状のみならず、制御弁または排気室を囲む様に凹状に形成してその垂下する周壁下端を電池上面に当接する様にしたものでも良い。そして、冶具３の排気室上端と接する箇所または電池上面と接する箇所にゴムパッキン（図示せず）を配しておくと冶具内の気密がより良好に保てる。
次に、本発明の実施形態を図を参照して具体的に説明する。
図２は本発明における冶具内および電池内の気圧変化の実施形態を示す説明図である。
先ず請求項１記載発明について説明する。
真空ポンプ５を稼動し、バルブ７を開くと、冶具３に気密に覆われた排気室１ａ内のエアーが流出して排気室１ａ内、即ち冶具３内の気圧が減少する。冶具３内の気圧と電池１内の気圧との差が所定値に達すると制御弁２が開放し、電池１内から冶具３内にエアーが流入して冶具３内の気圧が上昇に転じる。この制御弁２が開いたときの冶具３内の気圧Ｐ１（不連続点）と電池１内の開弁前の気圧Ｐ２（大気圧）の差の絶対値（｜Ｐ１−Ｐ２｜）が制御弁２の開弁圧Ｐｋとなる。冶具３内の気圧の変化はＰＬＣ１０により連続的に測定する。
図２は本発明における冶具内および電池内の気圧変化の実施形態を示す説明図である。
先ず請求項１記載発明について説明する。
真空ポンプ５を稼動し、バルブ７を開くと、冶具３に気密に覆われた排気室１ａ内のエアーが流出して排気室１ａ内、即ち冶具３内の気圧が減少する。冶具３内の気圧と電池１内の気圧との差が所定値に達すると制御弁２が開放し、電池１内から冶具３内にエアーが流入して冶具３内の気圧が上昇に転じる。この制御弁２が開いたときの冶具３内の気圧Ｐ１（不連続点）と電池１内の開弁前の気圧Ｐ２（大気圧）の差の絶対値（｜Ｐ１−Ｐ２｜）が制御弁２の開弁圧Ｐｋとなる。冶具３内の気圧の変化はＰＬＣ１０により連続的に測定する。
前記減圧時の冶具３内からのエアーの流出量は、制御弁２が開弁したときに電池１内から流出するエアー量以下になるように、バルブ７の開度或いは流量調整弁９を調節しておくと、図２に示すように、減圧により下降する冶具３内の気圧は制御弁２が開弁したとき上昇に転じるため開弁を認知し易い。
引き続き図２を参照して請求項２記載発明を説明する。
冶具３内の圧力が上昇に転じたことを確認したのち、バルブ７を閉じて冶具３内の減圧を停止し、そのまま放置すると、冶具３内の気圧Ｐ３は、電池１内部から冶具３内に制御弁２を通して流入するエアーにより上昇する。そして冶具３内の気圧と電池１内の気圧との差が所定値に達すると制御弁２が閉じ、排気室１ａ内の気圧はほぼ一定値となる。このときの冶具３内の気圧Ｐ３と電池１内の閉弁時の気圧Ｐ４との差の絶対値（｜Ｐ３−Ｐ４｜）が閉弁圧Ｐｈとなる。
冶具３内の圧力が上昇に転じたことを確認したのち、バルブ７を閉じて冶具３内の減圧を停止し、そのまま放置すると、冶具３内の気圧Ｐ３は、電池１内部から冶具３内に制御弁２を通して流入するエアーにより上昇する。そして冶具３内の気圧と電池１内の気圧との差が所定値に達すると制御弁２が閉じ、排気室１ａ内の気圧はほぼ一定値となる。このときの冶具３内の気圧Ｐ３と電池１内の閉弁時の気圧Ｐ４との差の絶対値（｜Ｐ３−Ｐ４｜）が閉弁圧Ｐｈとなる。
本発明において、閉弁圧Ｐｈは下記のようにして求められる。
即ち、閉弁時の電池内の気圧Ｐ４（ｋＰａ）が冶具内および電池の内容積、開弁圧と閉弁圧の圧力差（ｋＰａ）などから下記（１）式により計算され、閉弁圧Ｐｈ（ｋＰａ）は前記Ｐ４を下記（２）式に代入して求められる。
これらの計算はＰＬＣ内部で自動的に行われる。
Ｐ４＝（（Ｐ１−Ｐ３）×Ｑ２−Ｌ×ｔ×１０１．３）／Ｑ１ （ｋＰａ）・・・（１）
Ｐｈ＝｜Ｐ３−Ｐ４｜ （ｋＰａ）・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
但し、Ｐ１は開弁時の冶具内の気圧（ｋＰａ）、Ｐ３は閉弁時の冶具内の気圧（ｋＰａ）、Ｑ２は冶具（排気室）内の内容積（ｍｌ）、Ｌは減圧時のエアーの流出量（ｍｌ／ｓｅｃ）、ｔは制御弁が開弁してからバルブを閉じるまでの時間（ｓｅｃ）、Ｑ１は電池１の内容積（ｍｌ）である。
即ち、閉弁時の電池内の気圧Ｐ４（ｋＰａ）が冶具内および電池の内容積、開弁圧と閉弁圧の圧力差（ｋＰａ）などから下記（１）式により計算され、閉弁圧Ｐｈ（ｋＰａ）は前記Ｐ４を下記（２）式に代入して求められる。
これらの計算はＰＬＣ内部で自動的に行われる。
Ｐ４＝（（Ｐ１−Ｐ３）×Ｑ２−Ｌ×ｔ×１０１．３）／Ｑ１ （ｋＰａ）・・・（１）
Ｐｈ＝｜Ｐ３−Ｐ４｜ （ｋＰａ）・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
但し、Ｐ１は開弁時の冶具内の気圧（ｋＰａ）、Ｐ３は閉弁時の冶具内の気圧（ｋＰａ）、Ｑ２は冶具（排気室）内の内容積（ｍｌ）、Ｌは減圧時のエアーの流出量（ｍｌ／ｓｅｃ）、ｔは制御弁が開弁してからバルブを閉じるまでの時間（ｓｅｃ）、Ｑ１は電池１の内容積（ｍｌ）である。
ここで、Ｑ１、Ｑ２は電池型式と冶具の寸法および形状により定まる固有値、Ｌは制御弁の種類により定まる固有値、ｔは設定値である。従って制御弁の閉弁圧ＰｈはＰ１とＰ３を測定することにより求めることができる。
本発明において、冶具（排気室）の内容積は制御弁２を覆う大きさであれば良く、小さいほど測定時間を短縮できる。
冶具内の減圧は、電池に制御弁を装着した直後に行うか、時間が経ち電池内が減圧状態にある場合は、制御弁を開放し電池内の気圧を一旦大気圧として大気圧状態で閉鎖された状態で行う。
本発明により測定した制御弁の作動圧が正常値を示した場合は、冶具を外し、排気室上面を覆蓋で覆い電池の製造が完了する。また、異常値を示した場合は、制御弁を取替えて再度測定し、再測定値も異常な場合は、その電池は、通常、廃棄処分とする。
前述した本発明の実施形態に基き、4種の電池（ＭＳＥ２００、ＭＳＥ３００、ＭＳＥ５００、ＭＳＥ３０００）について制御弁の作動圧を測定した。
制御弁の作動圧（開弁圧および閉弁圧）の測定結果を表１に示した。表１には作動圧の計算に用いた数値を併記した。
制御弁の作動圧（開弁圧および閉弁圧）の測定結果を表１に示した。表１には作動圧の計算に用いた数値を併記した。
表１から明らかなように、各電池の開弁圧は２０．６ｋＰａ、閉弁圧は９．９ｋＰａであり、いずれも正常な値を示した。この測定に要した時間は電池1個あたり２０秒程度であり、従来の孔開け法に比べて格段に短かい。これは制御弁の作動圧を、前記制御弁の周囲を冶具で覆い、前記冶具内の気圧変化を測定して求めたことによる。即ち、前記冶具の内容積（排気室容積）が電池の内容積に比べて極めて小さいため、前記制御弁の開弁までの減圧時間または閉弁までの放置時間がいずれも短かかったためである。
なお、従来の孔開け法では測定に供した電池は損傷品として廃棄され歩留まり低下の原因になるが、本発明では電池は損傷しないので測定に供した電池も製品として使用できる。また全数検査（測定）も可能である。
１ 制御弁式鉛蓄電池
１ａ排気室
２ 制御弁
３ 冶具
４ パイプ
５ 真空ポンプ
６ 圧力センサ
７ バルブ
８ 流量計
９ 流量調整弁
１０ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）
１ａ排気室
２ 制御弁
３ 冶具
４ パイプ
５ 真空ポンプ
６ 圧力センサ
７ バルブ
８ 流量計
９ 流量調整弁
１０ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）
Claims (2)
- 制御弁式鉛蓄電池内の圧力が大気圧状態で閉鎖されている制御弁式鉛蓄電池の制御弁の周囲を平板状または凹状の冶具で気密に覆い、前記冶具内を減圧していって、前記制御弁が開弁したときの前記冶具内の気圧Ｐ１を測定し、この気圧Ｐ１と前記制御弁式鉛蓄電池内の開弁前の気圧（大気圧）Ｐ２との差の絶対値（｜Ｐ１−Ｐ２｜）を開弁圧Ｐｋとする制御弁式鉛蓄電池の開弁圧の測定方法。
- 制御弁式鉛蓄電池内の圧力が大気圧状態で閉鎖されている制御弁式鉛蓄電池の制御弁の周囲を平板状または凹状の冶具で気密に覆い、前記冶具内を減圧し、前記制御弁が開弁したならば減圧を停止し、そのまま放置して、前記冶具内の気圧が制御弁式鉛蓄電池内からのエアーの流入により上昇して制御弁が元の閉鎖状態に戻ったときの冶具内の気圧Ｐ３を測定し、この気圧Ｐ３と前記制御弁式鉛蓄電池内の閉弁時の気圧Ｐ４との差の絶対値（｜Ｐ３−Ｐ４｜）を閉弁圧Ｐｈとする制御弁式鉛蓄電池の閉弁圧の測定方法。
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| JP2003424514A JP4208709B2 (ja) | 2003-12-22 | 2003-12-22 | 制御弁式鉛蓄電池用制御弁の開弁圧または閉弁圧の測定方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2003424514A JP4208709B2 (ja) | 2003-12-22 | 2003-12-22 | 制御弁式鉛蓄電池用制御弁の開弁圧または閉弁圧の測定方法 |
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