JP6233645B2 - 制御弁式鉛蓄電池 - Google Patents

Description

本発明は、制御弁式鉛蓄電池に関するものである。

従来の制御弁式鉛蓄電池としては、特許文献１に示すように、使用中の内圧上昇による電槽変形などを防止するために、電池内部のガスを外部に排出するための制御弁（安全弁）を有している。

この制御弁は、図８に示すように、電池内部に連通して電池内部のガスを外部に排出するための排気筒と、当該排気筒に装着されるキャップ状の弁体とから構成されている。そして、電池内部の圧力が所定値以上となった場合に弁体が弾性変形して、電池内部のガスが、排気筒の上端開口から、排気筒の外側周面及び弁体の内側周面の間を通じて外部に排気される。

特開平９−３２６２４９号公報

しかしながら、上述した従来の制御弁では、電池内部のガスを排気する際の開弁動作に伴って、弁体の開口端部が排気筒に対して振動してしまい、例えば笛のような高音の振動音が発生する場合がある。この振動音は、例えば制御弁式鉛蓄電池を家庭用蓄電装置として屋内に設置する場合、例えばシニアカー等の小型の電動車両に用いる場合又は当該電動車両を屋内で充電する場合などに騒音となり問題となる。

そこで本発明は、上記の問題点を解決すべくなされたものであり、開弁動作に伴う弁体の振動音を低減することをその主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係る制御弁式鉛蓄電池は、電池内部に連通する排気筒にキャップ状の弁体を装着してなる制御弁を有する制御弁式鉛蓄電池であって、前記弁体の開弁動作を許容しつつ、前記開弁動作に伴う前記弁体の振動音を低減する振動音低減構造を有することを特徴とする。

このようなものであれば、振動音低減構造が弁体の開弁動作を許容しつつ開弁動作に伴う弁体の振動音を低減するので、制御弁としての機能を阻害することなく、弁体の振動により生じる振動音を低減することができる。

前記振動音低減構造が、前記弁体の開口端部における外側周面の一部に接触して前記弁体を前記排気筒の外側周面に押さえる押さえ部を有することが望ましい。
これならば、弁体の開口端部における一部を排気筒の外側周面に押さえる構成とするだけで、弁体の開弁動作に伴う振動を抑えることができ、振動音を抑制することができる。

前記振動音低減構造が、前記押さえ部を複数有し、前記複数の押さえ部が、前記弁体の外側周面の外側において周方向に等間隔に設けられていることが望ましい。
これにより、弁体の全周のいずれの位置においても振動を抑えることができる。

前記押さえ部が、前記弁体と線接触していることが望ましい。
これにより、制御弁としての動作効率を高めつつ、弁体の振動を抑制することができる。

前記排気筒及び前記押さえ部が、電池蓋に一体成型されており、前記排気筒が、前記電池蓋に形成された凹部の底面から延在しており、前記押さえ部が、前記凹部の内面から突出していることが望ましい。
これならば、部品点数を削減することができるとともに、従来と同様に、排気筒に弁体を装着するだけで良く、組み立て作業を容易にすることができる。

前記電池蓋の前記凹部を塞ぐ上蓋をさらに有し、前記弁体が前記排気筒の先端面に接触して装着された状態において、前記押さえ部と前記弁体とが前記排気筒の延在方向に関して接触している長さが、前記上蓋と前記弁体との間の前記延在方向に関する最短距離よりも大きいことが望ましい。
これならば、弁体の開弁動作に伴う上下移動の際、常時、押さえ部が弁体を排気筒の外側周面に押さえた状態となり、開弁動作における弁体の上下位置に関わらず、弁体の振動を抑えることができる。

このように構成した本発明によれば、開弁動作時に弁体が振動して生じる振動音を低減することができる。

本実施形態の制御弁の構成を模式的に示す平面図及びＡ−Ａ線断面図。 同実施形態の開弁動作によりキャップ弁体が上昇した状態を示すＡ−Ａ線断面図。 押さえ部の変形例を模式的に示す平面図。 変形実施形態の制御弁の構成を模式的に示す平面図及びＢ−Ｂ線断面図。 変形実施形態の制御弁の構成を模式的に示す断面図。 変形実施形態の制御弁の構成を模式的に示す平面図及びＣ−Ｃ線断面図。 振動音低減構造の変形例を模式的に示す断面図。 従来の制御弁の構成を模式的に示す断面図。

以下に本発明に係る制御弁式鉛蓄電池の一実施形態について説明する。

本実施形態の制御弁式鉛蓄電池は、例えば屋内に設置される家庭用蓄電装置や、シルバーカー等の電動車両といった屋内で充電される電動車両に搭載される蓄電装置に用いられるものである。なお、本実施形態の制御弁式鉛蓄電池は、その他の用途に用いられるものであっても良い。

この制御弁式鉛蓄電池は、図１に示すように、電池内部のガスを外部に排出するための制御弁（安全弁）１を有している。この制御弁１は、電池内部に連通して電池内部のガスを外部に排出するための排気筒２と、当該排気筒２の上部に装着されるキャップ状の弁体３（以下、キャップ弁体３という。）とから構成されている。そして、この制御弁１において、電池内部で発生するガスによる内圧が所定値以上となった場合に、キャップ弁体３が弾性変形し、電池内部のガスが、排気筒２の上端開口から、排気筒２の外側周面２ｍ及びキャップ弁体３の内側周面３ｎの間を通じて外部に排気される。

排気筒２は、概略円筒形状をなすものであり、電池蓋１０の上面に形成された凹部Ｍの底面Ｍａから上方に延び設けられている。ここで、凹部Ｍの内側周面Ｍｂは横断面円形状をなすものであり、排気筒２の外側周面２ｍと凹部Ｍの内側周面Ｍｂとの間には、例えば一定間隔の隙間が形成されている。なお、凹部Ｍは、電槽蓋１０の上面に設けられる上蓋１１により塞がれている。

また、排気筒２の上端部には、１又は複数の切り欠き部２Ｋが形成されている。図１の平面図には、周方向に等間隔に２つの切り欠き部２Ｋが形成された場合を示している。このように切り欠き部２Ｋが形成されているため、当該切り欠き部２Ｋを介して電池内部のガスが外部に排気され易くするとともに、排気筒２に対してキャップ弁体３の一部が固着して、キャップ弁体３が排気筒２に対して上下移動しなくても、電池内部のガスが外部に排気されるように構成している。

キャップ弁体３は、耐硫酸性を有する例えばエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）などの弾性材料から形成されたものであり、前記排気筒２に対応した形状をなすものである。本実施形態では、一端が閉塞した有底円筒形状をなすものである。そして、キャップ弁体３を、その他端開口（下端開口）から排気筒２に被せて嵌合させて装着することで、制御弁１が構成される。なお、キャップ弁体３の上端壁３２が排気筒２の上端面２ｔに接触するように装着される。

そして、本実施形態の制御弁式鉛蓄電池は、キャップ弁体３の開弁動作を許容しつつ、開弁動作に伴うキャップ弁体３の振動音を低減する振動音低減構造４を有している。

この振動音低減構造４は、キャップ弁体３の外側周面３ｍの一部に接触して、キャップ弁体３の内側周面３ｎを排気筒２の外側周面２ｍに押さえる押さえ部４１を複数有している。本実施形態では、押さえ部４１が８個形成された場合を示している。

押さえ部４１は、キャップ弁体３の側周壁３１の外側周面３ｍに接触するように構成されている。ここで、キャップ弁体３の側周壁３１とは、排気筒２の外周を取り囲む部分である。具体的に押さえ部４１は、キャップ弁体３の開口端部３ａにおける外側周面３ｍの一部に接触するように構成されている。

本実施形態の押さえ部４１は、排気筒２を収容する凹部Ｍの内面に一体形成されている。そして、複数の押さえ部４１は、凹部Ｍの内側周面Ｍｂにおいて、周方向に等間隔に設けられている。より詳細には、複数の押さえ部４１は、凹部Ｍの内側周面Ｍｂから、排気筒２又は当該排気筒２に装着されたキャップ弁体３に向かって、径方向に沿って内側に延び設けられている。これにより、キャップ弁体３が排気筒２に押さえる部分は、周方向において等間隔に形成される。

ここで、複数の押さえ部４１と、排気筒２の切り欠き部２Ｋとの位置関係は、図１の平面図に示すように、１つの押さえ部４１と１つの切り欠き部２Ｋとが周方向において一致する、つまり、径方向において対向するように構成されている。切り欠き部２Ｋからガスが抜け易いことから、キャップ弁体３の側周壁３１のうち、周方向において切り欠き部２Ｋに対応する部分が振動し易くなる。このため、押さえ部４１が、径方向において切り欠き部２Ｋに対向する位置に設けられていることによって、開弁動作に伴うキャップ弁体３の振動を好適に抑えることができる。

押さえ部４１の具体的な形状としては、図１のＡ−Ａ線断面図に示すように、上下方向の延びる突条をなすものである。ここで、押さえ部４１の縦断面形状から分かるように、押さえ部４１の上側角部は、Ｒ加工が施されて部分円形状とされており、押さえ部４１及び排気筒２の間にキャップ弁体の側周壁３１が入り込み易くして、キャップ弁体３を排気筒２に装着する作業を容易にしている。その他、押さえ部４１の上側角部をテーパ状にする等のように、押さえ部４１の上側角部に、キャップ弁体３を装着する際のガイドとなるガイド部を形成しても良い。

また、図１の平面図に示すように、押さえ部４１の横断面形状は、先端が例えば半円形状等の部分円形状をなすものである。そして、押さえ部４１とキャップ弁体３は、荷重がゼロのときに線接触する状態となっている。これにより、押さえ部４１の先端とキャップ弁体３の外側周面との接触面積を小さくして、開弁動作を妨げず、制御弁としての動作効率を高めるように構成している。さらに、押さえ部４１の先端と排気筒２の外側周面２ｍとの距離は、キャップ弁体３の側周壁３１の厚さ寸法と同一又は若干小さくなるように構成されている。ここで、「若干小さく」とは、キャップ弁体３の上下移動を妨げない程度であり、小さくし過ぎると、キャップ弁体３の側周壁３１が、押さえ部４１と排気筒２との間に挟圧されてしまい上下移動が妨げられてしまう。

そして、本実施形態の制御弁は、図２に示すように、押さえ部４１がキャップ弁体３を排気筒２の外側周面２ｍに押さえた状態で、キャップ弁体３が開弁動作により上下移動可能に構成されている。言い換えれば、開弁動作によりキャップ弁体３が上下移動する場合に、その開弁前の下位置（図１の状態）と、開弁後の上位置（図２の状態）と、それら下位置及び上位置の間の位置との何れにおいても、押さえ部４１がキャップ弁体３を排気筒２に押さえる構成としている。本実施形態の押さえ部４１は、凹部Ｍの底面Ｍｂから、上位置にあるキャップ弁体３の開口端の高さ位置よりも上方に至るまで延び設けられている。なお、「下位置」とは、キャップ弁体３の上端壁３２が排気筒２の上端面２ｔに接触する位置であり、「上位置」とは、キャップ弁体３の上端壁３２が上蓋１１に接触する位置である。

次に、本実施形態の制御弁式鉛蓄電池と、従来の制御弁式鉛蓄電池との音鳴り確認試験の結果を示す。なお、本実施形態の制御弁式鉛蓄電池は、周方向に等間隔に設けられた８個の押さえ部を有するものである。
この音鳴り確認試験は、制御弁の内側の圧力を強制的に高くしていき、ガス流出時に音がなる内部圧力を測定した。この確認試験の結果は以下のとおりである。
従来構成の制御弁 音鳴り発生圧力（ｋＰａ）：２６．０〜２７．５
本実施形態の制御弁 音鳴り発生圧力（ｋＰａ）：４０以下での音鳴り無し

このような制御弁式鉛蓄電池によれば、振動音低減構造４がキャップ弁体３の開弁動作を許容しつつ開弁動作に伴うキャップ弁体３の振動音を低減するので、制御弁１としての機能を阻害することなく、キャップ弁体３の振動により生じる振動を低減することができる。具体的には、凹部Ｍの内面に形成された複数の押さえ部４１により、キャップ弁体３を排気筒２の外側周面２ｍに押さえているので、開弁動作に伴う振動を抑えることができ、その結果、キャップ弁体３の振動音を低減することができる。また、複数の押さえ部４１を等間隔に配置しているだめ、全周のいずれの位置においても振動を抑えることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態の押さえ部４１は、断面概略円形状をなす凹部Ｍの内側周面Ｍｂから径方向内側の突出した形状をなすものであったが、図３に示すように、断面概略多角形状をなす凹部Ｍの内側周面Ｍｂにより構成しても良い。具体的には、図３に示すように、凹部Ｍの内側周面Ｍｂの内接円が、キャップ弁体３の外側周面３ｍと一致する形状をなすものであり、図３では、キャップ弁体３と８箇所の接触点を有する横断面概略正八角形状をなす凹部Ｍにより構成されている。

また、前記実施形態では、複数の押さえ部が周方向に等間隔に設けられているが、等間隔に設けることなく、任意の間隔で設けても良い。また、複数の押さえ部の高さ位置を互いに異ならせても良い。ここで、高さ位置を異ならせることには、各押さえ部の上端部の高さ位置を異ならせることの他に、凹部の内側周面における各押さえ部の形成位置を異ならせることも含む。

さらに、前記実施形態では、押さえ部４１が凹部Ｍに一体形成されたものであったが、図４に示すように、凹部Ｍ及びキャップ弁体３とは別体をなすものであっても良い。図４には、概略環状をなす押さえ部材４０により構成されている。この押さえ部材４０は、外側周面が凹部Ｍの内側周面Ｍｂに接触する円環部４２と、当該円環部４２の内側周面に形成された複数の押さえ部４１とを有する。この複数の押さえ部４１が、前記実施形態と同様に、キャップ弁体３の外側周面３ｍの一部に接触して、キャップ弁体３の内側周面３ｎを排気筒２の外側周面２ｍに押さえる構成としている。また、複数の押さえ部４１を押さえ部材４０により構成する場合には、単一の部材により構成するものの他、複数の押さえ部材により構成するようにしても良い。

その上、前記実施形態では、押さえ部４１が、キャップ弁体３の開口端部３ａの外側周面３ｍに接触するように構成されているが、図５に示すように、キャップ弁体３が下位置にある状態で、開口端（下端）よりも所定距離上方の外側周面３ｍに接触するように構成しても良い。この場合、キャップ弁体３が上位置にある状態でも、キャップ弁体３の開口端又は当該開口端よりも上方の外側周面に接触するようにする。

加えて、押さえ部４１は、凹部Ｍに一体形成されたものの他、図６に示すように、キャップ弁体３に一体形成されたものであり、当該押さえ部４１が、凹部Ｍの内側周面Ｍｂに接触することで、キャップ弁体３の内側周面３ｎを排気筒２の外側周面２ｍに押さえるような構成としても良い。つまり、キャップ弁体３の外側周面３ｍが押さえ部４１に接触した状態を保つ構成であれば押さえ部４１はどのように構成しても良い。

さらに加えて、前記実施形態では、周方向の各位置において１つの押さえ部が設けられ、当該各位置において１つの押さえ部がキャップ弁体に一箇所で接触する構成であったが、周方向の各位置において上下２箇所以上で接触する構成としても良い。

また、振動音低減構造４としては、上述のように、キャップ弁体３の内側周面３ｎを排気筒２の外側周面２ｍに接触した状態を保つ構成の他に、図７に示すように、キャップ弁体３の振動音を吸収する構成としても良い。具体的には、図７に示すように、キャップ弁体３の開口端部３ａと排気筒２が設けられた排気筒設置面（具体的には凹部Ｍの底面Ｍａ）との間に、それらに接触する吸音部材５を設ける構成としても良い。より詳細には、キャップ弁体３の開口端部３ａと凹部Ｍの底面Ｍａとの間に例えばスポンジ部材等の吸音部材５を設けても良い。この場合、吸音部材５は、円筒形状をなすものであり、排気筒２に装着する構成とすることが考えられる。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１ ・・・制御弁
１０・・・電池蓋
Ｍ ・・・凹部
Ｍａ・・・底面（排気筒設置面）
２ ・・・排気筒
２Ｋ・・・切り欠き部
２ｍ・・・排気筒の外側周面
３ ・・・キャップ弁体
３ｍ・・・キャップ弁体の外側周面
３ｎ・・・キャップ弁体の内側周面
３ａ・・・キャップ弁体の開口端部
４ ・・・振動音低減構造
４１・・・押さえ部
５ ・・・吸音部材

Claims (5)

1. 電池内部に連通する排気筒にキャップ状の弁体を装着してなる制御弁を有する制御弁式鉛蓄電池であって、
   前記弁体の開弁動作を許容しつつ、前記開弁動作に伴う前記弁体の振動音を低減する振動音低減構造を有し、
   前記振動音低減構造が、前記弁体の外側周面の一部に接触して前記弁体を前記排気筒の外側周面に押さえる押さえ部を有し、
   前記押さえ部は、前記弁体の外側周面において上端壁側に接触することなく下端開口部側に接触する制御弁式鉛蓄電池。
2. 前記振動音低減構造が、前記押さえ部を複数有し、
   前記複数の押さえ部が、前記弁体の外側周面の外側において周方向に等間隔に設けられている請求項１記載の制御弁式鉛蓄電池。
3. 前記押さえ部が、前記弁体と線接触している請求項２記載の制御弁式鉛蓄電池。
4. 前記排気筒及び前記押さえ部が、電池蓋に一体形成されており、
   前記排気筒が、前記電池蓋に形成された凹部の底面から延在しており、
   前記押さえ部が、前記凹部の内面から突出している請求項１乃至３の何れか一項に記載の制御弁式鉛蓄電池。
5. 前記電池蓋の前記凹部を塞ぐ上蓋をさらに有し、
   前記弁体が前記排気筒の先端面に接触して装着された状態において、前記押さえ部と前記弁体とが前記排気筒の延在方向に関して接触している長さが、前記上蓋と前記弁体との間の前記延在方向に関する最短距離よりも大きい請求項４記載の制御弁式鉛蓄電池。