JP4872162B2 - Control valve type lead-acid battery and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、安全弁部を改良した制御弁式鉛蓄電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の制御弁式鉛蓄電池に使用される安全弁部は、例えば図4に示したように電槽(図示せず)を閉塞する蓋1に設けた排気孔2の周囲に形成した排気筒3にキャップ状ゴム弁4を装着した構成となっている。このようなキャップ状ゴム弁4は弁体蓋5を介して栓6により固定されている。また、栓6には電池外からのスパークからの引火を防止するための排気フィルタ7が設けられている。
【0003】
さらに、弁体蓋5が排気フィルタ7と密着することによって、排気フィルタ7の通気性が損なわれることを抑制するために、弁体蓋5には突起5aが設けられている。この突起5aによって排気フィルタ7と弁体蓋5との間に間隔が確保されることにより、排気フィルタ7と弁体蓋5とが密着しないように構成されている。
【0004】
ここで排気筒3は蓋1の材料であるABS樹脂もしくはポリプロピレン樹脂で、キャップ状ゴム弁4はクロロプレンゴムやエチレン・プロピレンゴムで構成するとともに、キャップ状ゴム弁4と排気筒3との間にシリコンオイル等の耐酸性の液体シール剤が塗布されて安全弁が構成されている。
【0005】
一般に、制御弁式鉛蓄電池における安全弁は、水の電気分解によるガス発生等による蓄電池内圧上昇時には開弁し、一旦ガスを放出すると閉弁し、酸素ガスが負極板に吸収されて減圧状態になった場合には、外気が蓄電池内に流入するのを防止するため閉弁していることが必要である。
【0006】
ところが、前記したような従来の制御弁式鉛蓄電池においては高温で長期間使用する場合、キャップ状ゴム弁と弁筒の界面に貼り付きが発生し、開弁圧が異常に大きくなり、結果として電槽や蓋に規定以上の内圧が加わり、電槽や蓋およびこれらの接合部の内圧による応力が集中する部分で疲労破壊するという問題が生じている。
【0007】
このキャップ状ゴム弁と弁筒とが貼り付くことにより開弁圧が異常上昇する原因は、キャップ状ゴム弁と弁筒の接触面に侵入した硫酸により、両者の界面が変質してしまうことと、キャップ状ゴム弁を構成するゴムの収縮力によりキャップ状ゴム弁を弁筒に保持させる構成のため、ゴムに含まれる可塑剤の移行を促進させ、両者の界面が変質してしまうことによる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような制御弁式鉛蓄電池で発生する開弁圧の異常上昇とこれによる電槽の変形や破損という課題を解決するものであり、高温で長期間使用しても高信頼性を有する制御弁式鉛蓄電池を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の請求項1に記載の発明は、セルに対応して設けられた排気孔を閉塞するように安全弁付栓が蓋に装着された制御弁式鉛蓄電池において前記安全弁付栓には前記排気孔に対向する排出口が設けられ、前記排出口において前記排気孔の反対側に位置する開口部を平状のゴム板弁で閉塞するとともに、前記排気孔と前記排出口の開口部との間に間隔を設けたことを特徴とする制御弁式鉛蓄電池を示すものである。
【0010】
本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の構成を備えた制御弁式鉛蓄電池において、ゴム板弁は厚み方向に弾性変形する弁押えマットを介して弁体蓋で前記安全弁付栓に保持された構成を示すものである。
【0011】
本発明の請求項3に記載の発明は、請求項1もしくは2に記載の構成を備えた制御弁式鉛蓄電池において、前記排出口と電池外部との間に排気フィルタを安全弁付栓に備えた構成を示すものである。
【0012】
本発明の請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の構成を備えた制御弁式鉛蓄電池において、安全弁付栓の少なくとも前記ゴム板弁と接触する部分をポリプロピレン樹脂で構成したことを特徴とするものである。
【0013】
本発明の請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の制御弁式鉛蓄電池は電槽化成終了後または初回充電終了後に安全弁付栓を取り付けることを特徴とする制御弁式鉛蓄電池の製造法を示すものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【0015】
図1は本発明の実施の形態による制御弁式鉛蓄電池の要部断面を示す図である。図2は本発明の実施の形態による制御弁式鉛蓄電池の安全弁付栓10の外観斜視図である。図3はこの安全弁付栓10の構成部品を示す分解斜視図である。
【0016】
図2に示す安全弁付栓10は、図1および図3に示すように栓本体11に平状のゴム板弁12、スポンジ等の厚み方向に弾性変形可能な弁押えマット13、弁体蓋14および排気フィルタ15を位置させ、栓本体11と栓カバー16とを熱溶着や超音波溶着により一体化させた構成を備えている。
【0017】
図1に示すように本発明の制御弁式鉛蓄電池(以下単に電池と略称する)において、栓本体11には排出口17が電池を構成するセルに対向して設けられた排気孔18に対応して設けられている。この排出口17において排気孔18と反対側に位置する開口面17aには、この排出口17を閉塞するように平状のゴム板弁12が載置されている。さらにその上に弁押えマット13および弁体蓋14が設けられている。そして栓カバー16の中には排気フィルタ15が設けてある。
【0018】
栓本体11の凹部19は、スポンジ状の弁押えマット13と平状のゴム板弁12を収容する部分であり、弁体蓋14により構成される収容高さ内に、スポンジ状の弁押えマット13をある一定の厚みに圧縮させ平状のゴム板弁12の表面全体を押し付けて配置してある。なお、この弁押えマット13とゴム板弁12とを一体に成型したものを用いることも可能である。
【0019】
また弁押えマット13は圧縮されることによりゴム板弁12を排出口17の開口面17aに押し付ける作用と、電池内圧が上昇した時にはさらに圧縮されてゴム板弁12と排出口17との間に排気経路を形成する作用が得られればよいので、前記したスポンジ材の他、圧縮力に応じて厚み方向に変形するとともに、圧縮力の低下に伴い、厚みが復元するような弾性変形する材質のものであればよい。
【0020】
そして本発明においては排気孔18と排出口17の排気孔18側の開口部17bとの間に間隔20を設けるものである。排気孔18付近に硫酸の飛沫があってもこの間隔20により排出口17に硫酸が移動しにくく平状のゴム板弁12と硫酸との接触を抑制することができる。したがって、平状のゴム板弁12と排出口17とが従来のように貼り付くことによる開弁圧の異常上昇とこれによる電槽変形を抑制することができる。
【0021】
また、図4に示した従来のキャップ状ゴム弁4の内径は排気筒3の外径よりも小さくすることにより、キャップ状ゴム弁4自体が有する弾性によりキャップ状ゴム弁4の内壁が押し広げられることによって排気筒3の外壁と常に押し付けられている。
【0022】
このような従来構成の安全弁ではキャップ状ゴム弁4から排気筒3への可塑剤の移行は顕著であったが、本発明の構成においてはこのような従来構成に比較して可塑剤の移行は少ない。これは平状のゴム板弁12はスポンジ状の弁押えマット13が保持する反発力のみにより平状のゴム板弁12が圧縮されて排出口17の開口面17aに押し付けられる構成に起因するものと推測される。このように従来例と本発明との構成の差異からくる平状のゴム板弁12から開口面17aへの可塑剤の移行のしにくさと、前記した硫酸が排出口17に飛散しない構成とあいまって、本発明の構成によれば従来構成の制御弁式鉛蓄電池において課題となっていた開弁圧の異常上昇と、これによって発生する電池内圧上昇および電槽変形といった現象の発生を抑制することができる。
【0023】
また、本発明においては安全弁付栓10を電池に装着するタイミングとしては電池の電槽化成もしくは初充電後に装着することが好ましい。電槽化成および初充電時には充電時のガス発生量も多く、硫酸の飛沫が発生しやすい状況にあるためである。この場合、電槽化成および初充電中において電池内への大気の流入を抑制するために排気筒18aに従来のキャップ状ゴム弁4を装着すればよい。
【0024】
もちろん、本発明において特定する安全弁付栓10を電池に装着した状態において電槽化成や初充電を行っても、本発明の効果を顕著に得ることができるが、前記したようなタイミングで安全弁付栓10を電池に装着すればさらに効果を顕著に得ることができる。
【0025】
さらに平状のゴム板弁12が接する開口面17aをポリプロピレン樹脂で構成すれば、ゴム板弁12と開口面17aとの貼り付きをさらに抑制することができる。
【0026】
【実施例】
本発明の安全弁構造の制御弁式鉛蓄電池と従来の安全弁構造の制御弁式鉛蓄電池を用いて比較評価を行った。本発明の実施例として注液後に従来のエチレン・プロピレンゴムのキャップ状ゴム弁4を排気孔に装着し、電槽化成後にキャップ状ゴム弁4を取り外して安全弁付栓10を装着した電池を電池Aとし、および注液後に安全弁付栓10を装着し、電槽化成を行った電池を電池Bとして作製した。なお、本発明例においては蓋21をポリプロピレン樹脂、平状のゴム板弁12としてエチレン・プロピレンゴムを用いた。
【0027】
従来例の電池としては図4に示した構成において電池に注液後、エチレン・プロピレンゴムからなるキャップ状ゴム弁4をポリプロピレン樹脂からなる排気筒3に装着し、電槽化成後にキャップ状ゴム弁4を取り外して排気筒3に付着した硫酸分を拭き取った後に新たなキャップ状ゴム弁を排気筒3に装着した電池を電池Cとし、および電池に注液後キャップ状ゴム弁4を排気筒3に装着した後に電槽化成を行い、電池Cのように排気筒3に付着した硫酸分を拭き取らず、キャップ状ゴム弁4を交換しない電池を電池Dとして作製した。
【0028】
これらの電池A,B,C,Dについて電槽化成後の開弁圧(初期開弁圧)を測定した後、それぞれ60℃中で1ヶ月放置,3ヶ月放置および6ヶ月放置後の開弁圧を測定した。これらの結果を表1に示す。
【0029】
【表1】
【0030】
表1に示した結果によれば、本発明による電池は従来例の電池に比較して高温で長期間放置しても開弁圧が異常に大きくならず、一定値を保持できることがわかる。また、電槽化成後に本発明において特定する安全弁付栓に取り替えた制御弁式鉛蓄電池は、高温下に長期間放置しても開弁圧をさらに一定値に保持できる。
【0031】
【発明の効果】
以上のように本発明の構成によれば、高温で長期間使用しても制御弁式鉛蓄電池の開弁圧の異常上昇を抑制することができる。これにより電池内圧の異常上昇を抑制する。結果として電池内圧上昇による電槽の変形を抑制でき、安全で高信頼性を有する制御弁式鉛蓄電池を得ることができることから工業上極めて価値のあるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態による制御弁式鉛蓄電池の要部断面図
【図2】本発明の実施の形態の安全弁付栓の外観斜視図
【図3】同安全弁付栓を構成する部品を示す分解斜視図
【図4】従来例による制御弁式鉛蓄電池の要部断面図
【符号の説明】
1,21 蓋
2,18 排気孔
3,18a 排気筒
4 キャップ状ゴム弁
5,14 弁体蓋
5a 突起
6 栓
7,15 排気フィルタ
10 安全弁付栓
11 栓本体
12 ゴム板弁
13 弁押えマット
16 栓カバー
17 排出口
17a 開口面
17b 開口部
19 凹部
20 間隔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control valve type lead storage battery having an improved safety valve portion.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 4, for example, a safety valve portion used in a conventional control valve type lead-acid battery is provided in an
[0003]
Further, in order to prevent the air permeability of the
[0004]
Here, the
[0005]
In general, a safety valve in a control valve type lead-acid battery opens when the internal pressure of the battery increases due to gas generation due to electrolysis of water, etc., and closes once the gas is released, and the oxygen gas is absorbed by the negative electrode plate, resulting in a reduced pressure state. In this case, it is necessary to close the valve in order to prevent outside air from flowing into the storage battery.
[0006]
However, in the conventional control valve type lead-acid battery as described above, when used at a high temperature for a long period of time, sticking occurs at the interface between the cap-shaped rubber valve and the valve cylinder, and the valve opening pressure becomes abnormally large. There is a problem that fatigue pressure breaks at a portion where stress due to the internal pressure of the battery case, the lid, and the joint is concentrated due to the internal pressure exceeding the specified value being applied to the battery case and the lid.
[0007]
The cause of the abnormal increase in valve opening pressure due to the sticking between the cap-shaped rubber valve and the valve cylinder is that the interface between the cap-shaped rubber valve and the valve cylinder is altered by sulfuric acid that has entered the contact surface. This is because the cap-shaped rubber valve is held by the valve cylinder by the contraction force of the rubber that constitutes the cap-shaped rubber valve, so that the transition of the plasticizer contained in the rubber is promoted and the interface between the two is altered.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the problem of the abnormal increase in valve opening pressure generated in such a control valve type lead-acid battery and the resulting deformation and breakage of the battery case. It aims at providing the control valve type lead acid battery which has.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the invention according to
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the control valve type lead-acid battery having the configuration according to the first aspect, the rubber plate valve is formed by the valve body cover via a valve presser mat that is elastically deformed in the thickness direction. The structure hold | maintained at the stopper with a safety valve is shown.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the control valve type lead storage battery having the configuration according to the first or second aspect, an exhaust filter is provided in the stopper with a safety valve between the discharge port and the outside of the battery. The configuration is shown.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the control valve type lead-acid battery having the structure according to any one of the first to third aspects, at least a portion of the stopper with a safety valve that contacts the rubber plate valve is made of polypropylene resin. It is characterized by comprising.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a control valve-type lead-acid battery according to any one of the first to fourth aspects, wherein a plug with a safety valve is attached after completion of battery case formation or after completion of initial charge. The manufacturing method of a valve-type lead acid battery is shown.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a diagram showing a cross-section of a main part of a control valve type lead storage battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an external perspective view of the
[0016]
A
[0017]
As shown in FIG. 1, in the control valve type lead-acid battery (hereinafter simply referred to as a battery) of the present invention, the
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
In the present invention, an
[0021]
Further, by making the inner diameter of the conventional cap-shaped
[0022]
In such a conventional safety valve, the transition of the plasticizer from the cap-shaped
[0023]
In the present invention, it is preferable that the
[0024]
Of course, the effect of the present invention can be obtained remarkably even if the battery case is formed or the initial charging is performed in a state where the
[0025]
Furthermore, if the
[0026]
【Example】
The comparative evaluation was performed using the control valve type lead storage battery of the safety valve structure of the present invention and the control valve type lead storage battery of the conventional safety valve structure. As an embodiment of the present invention, a battery with a conventional ethylene / propylene rubber cap-shaped
[0027]
As the battery of the conventional example, after injecting into the battery in the configuration shown in FIG. 4, a cap-
[0028]
For these batteries A, B, C, and D, the valve opening pressure (initial valve opening pressure) after the formation of the battery case was measured and then opened at 60 ° C for 1 month, 3 months, and 6 months. The pressure was measured. These results are shown in Table 1.
[0029]
[Table 1]
[0030]
According to the results shown in Table 1, it can be seen that the battery according to the present invention does not have an abnormally large valve opening pressure and can maintain a constant value even when left at a high temperature for a long period of time as compared with the conventional battery. In addition, the control valve type lead storage battery replaced with the safety valve plug specified in the present invention after the formation of the battery case can maintain the valve opening pressure at a constant value even when left for a long time at a high temperature.
[0031]
【Effect of the invention】
As described above, according to the configuration of the present invention, an abnormal increase in the valve opening pressure of the control valve type lead-acid battery can be suppressed even when used at a high temperature for a long period of time. This suppresses an abnormal increase in battery internal pressure. As a result, the battery case can be prevented from being deformed due to an increase in the internal pressure of the battery, and a safe and highly reliable control valve type lead storage battery can be obtained, which is extremely valuable industrially.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a control valve type lead-acid battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an external perspective view of a stopper with a safety valve according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is an exploded perspective view showing components. FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part of a conventional control valve type lead storage battery.
1, 21
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