JP7523331B2 - 液式鉛蓄電池 - Google Patents
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Description
液式鉛蓄電池は、過充電などにより各セル室内の電解液が減ることがある。特に、高温地域では電解液の減少が進行しやすい。電解液が減った場合、液口栓を外し、各セル室内に電解液の補給(以下、「補水」とも称する。)を行う必要があるが、高温地域などで電解液の減少量が多い場合、必要以上の補水を行ってしまうことがある。
(a)複数のセル室を備えた電槽と、複数のセル室に電解液とともに収納されている各極板群と、電槽の上面を封止している蓋であって、上板の複数のセル室の上方となる各位置に形成された電解液の注入口を有し、注入口は、上板を貫通する貫通穴および貫通穴に連続してセル室側に延びるスリーブを有する蓋と、注入口を塞ぐ栓と、を備えている。
(c)スリーブは、規定液面最高位置よりも高い液面限界位置を示す目印を有する。
[構成]
図1に示すように、第一実施形態の液式鉛蓄電池10は、電槽1と蓋2と六個の極板群3を備える。電槽1の形状は直方体であり、電槽1は、底面をなす長方形の一対の長辺上に形成された一対の第一の壁11と、一対の短辺上に形成された一対の第二の壁12を有する。電槽1の内部は、第二の壁12と平行な五枚の隔壁13により、六個のセル室4に区画されている。図1に示すように、セル室4の配列方向をX方向、これに垂直な方向をY方向とする。六個のセル室4には、それぞれ一個の極板群3が配置されている。また、液式鉛蓄電池10はセル室4毎に一個の液口栓5を備える。
正極板は、格子状基板と格子状基板から上側に突出する耳部とを有する集電体の格子状基板に、正極合剤(正極活物質を含む合剤)が保持されたものである。負極板は、格子状基板と格子状基板から上側に突出する耳部とを有する集電体の格子状基板に、負極合剤(負極活物質を含む合剤)が保持されたものである。複数枚の正極板および負極板は、セパレータを介して交互に配置されている。積層体を構成する負極板の枚数は正極板の枚数よりも一枚多くても良いし、同じでも良い。
図2に示すように、蓋2は、電槽1の第一の壁11に対応する第一の壁21と、第二の壁12に対応する第二の壁22と、隔壁13に対応する五枚の仕切り板23と、長方形の上板24を有する。上板24は六個の貫通穴241を有する。六個の貫通穴241は、上板24の五枚の仕切り板23で区切られた各位置に形成されている。
スリーブ25は、二本の第一のスリット25aと、一本の第二のスリット(目印)25bと、雌ねじ部25cを有する。二本の第一のスリット25aは、スリーブ25を成す円で位相が互いに180°となる位置に形成され、X方向に沿って対向している。第二のスリット(目印)25bは、第一のスリット25aに対してスリーブ25を成す円での位相が90°異なる位置に形成されている。
また、第二のスリット25bの長さL12は、スリット25bの底面253が電槽内の液面限界位置P2と同じになるように設計されている。液面限界位置P2は、スリーブ25の上端面251(つまり、上板24の下面245)から20mmとなる位置、または、その位置(上端面251から20mmとなる位置)より下の位置である。つまり、スリーブ25の上端面(上板24側の端面)251とスリット25bの底面253との距離L253は20mm以上である。
液式鉛蓄電池10は、例えば以下の方法で製造できる。
先ず、公知の方法で作製された化成前の極板群3を、電槽1の各セル室4に配置した後、抵抗溶接を行って金属部を形成する。次に、電槽1の上面と蓋2の下面を熱で溶かして、熱溶着により電槽1に蓋2を固定する。なお、蓋2を電槽1に載せる際に、電槽1の隔壁13、第一の壁11、および第二の壁12の上端面は、蓋2のガイドリブ6に案内されて、スムーズに蓋2の仕切り板23、第一の壁21、および第二の壁22の下端面と当接する。その結果、セル室4の上側に蓋2による上部空間が形成される。
この実施形態の液式鉛蓄電池によれば、注液口26から電槽1の内部を目視しながら補水を行う際に、スリーブ25の第二のスリット25bの底面253の位置まで電解液が到達した時点で補水を止めることで、規定液面の最高位置P1を超えて補水された場合の補水過剰量を最小限に留めることができる。
第二実施形態の液式鉛蓄電池は、以下の点を除いて第一実施形態の液式鉛蓄電池と同じである。図5に示すように、第二実施形態の液式鉛蓄電池は、蓋2を構成するスリーブ25として、第二のスリット25bの代わりに、スリーブ25の周面を貫通する貫通穴25dを有している。貫通穴25dの正面形状は円形である。貫通穴25dは、貫通穴25dの上端位置が液面限界位置P2と同じになる位置であって、第一のスリット25aに対してスリーブ25を成す円での位相が90°異なる位置に形成されている。
この実施形態の液式鉛蓄電池によれば、注液口26から電槽1の内部を目視しながら補水を行う際に、スリーブ25の貫通穴25dの上端位置まで電解液が到達した時点で補水を止めることで、規定液面の最高位置P1を超えて補水された場合の補水過剰量を最小限に留めることができる。
また、貫通穴25dの直径K1が、スリーブ25の第一のスリット25a間の幅LS2の2/3以下であるため、悪路を走行した際等に生じる振動によって、鉛蓄電池内の電解液が液口栓から漏れ出すことを防止するという作用、効果が得られる。
スリーブ25に設ける目印がスリットの場合、第一実施形態の第二のスリット25bのような縦長の(スリーブ25の軸方向に沿った寸法がスリーブ25の周方向に沿った寸法より長い)長方形以外の例として、図7および図8に示すものが挙げられる。
図7(a)は、目印である第二のスリット25bの正面形状が二等辺三角形の例であり、二等辺三角形の底辺が第二のスリット25bの開口端となっている。また、二等辺三角形の頂点の位置が液面限界位置P2と同じになるように設計されている。
図7(b)は、目印である第二のスリット25bの正面形状が、横長の(スリーブ25の軸方向に沿った寸法がスリーブ25の周方向に沿った寸法より短い)長方形の例である。
図7(d)は、目印として、正面形状が二等辺三角形の第二のスリット25bを二つ設けた例である。二つの第二のスリット25bは、二つの第一スリット25aの間で連続している一つの周面に設けてある。二つの第二のスリット25bは、二つの第一スリット25aの間で連続している二つの周面に、それぞれ一つ設けてもよい。
図8(d)は、目印である第二のスリット25bを、二本ある第一のスリット25aのうちの一本に連続して設けた例である。第二のスリット25bと連続していない第一のスリット25aが、図8(d)においてスリーブ25の奥側に存在する。
スリーブ25に設ける目印はスリットに限定されず、例えば、図9に示すものであってもよい。
図9(b)は、スリーブ25の内面の色または表面状態を、液面限界位置P2となる位置から下端面252までの下部分254と、それ以外の部分である上部分255とで変化させた例である。
第一実施形態の液式鉛蓄電池と同じ構造の液式鉛蓄電池として、サンプルNo.1-1~No.1-3の電池を作製した。具体的には、JIS D5301で規定されるM-42サイズの液式鉛蓄電池であって、定格容量が40Ahで、動作電圧が12Vの電池を作製した。
この電池において図3に示す各寸法は、スリーブ25の内径Kが23.0mm、第一のスリット25aの幅Hが3.0mm、スリーブ25の長さL1が33.0mm、第二のスリット25bの幅LS1が5.0mm、第一のスリット25a間の幅LS2が23.0mmである。第二のスリット25bの長さL12は、サンプルNo.1-1では11.0mm、No.1-2では13.0mm、No.1-3では15.0mmとした。
第二実施形態の液式鉛蓄電池と同じ構造の液式鉛蓄電池として、サンプルNo.2-1~No.2-3の電池を作製した。具体的には、JIS D5301で規定されるM-42サイズの液式鉛蓄電池であって、定格容量が40Ahで、動作電圧が12Vの電池を作製した。
この電池において図5に示す各寸法は、スリーブ25の内径Kが23mm、第一のスリット25aの幅Hが3mm、スリーブ25の長さL1が33mm、貫通穴25dの直径K1が5.0mm、第一のスリット25a間の幅LS2が23.0mmである。貫通穴25dの最も蓋側の点とスリーブ25の下端面252との距離L13は、サンプルNo.2-1では11mm、No.2-2では13mm、No.2-3では15mmとした。
得られたサンプルNo.1-1~1-3、No.2-1~2-3の液式鉛蓄電池について、SBA規格の耐振動試験を以下の条件で行い、液漏れが発生するかどうかを調べた。
a)放電電流:20時間率電流I20の3.42倍の電流
定格容量が40Ahであるため、放電電流は6.84Aとなる。
b)振動方向:上下の単振動
c)複振幅:2.3mm~2.5mm
d)振動加速度:29.4m/s2
e)振動時間:2時間
この結果から、液面限界位置P2を、スリーブの上板側の端面から20mmとなる位置または、端面から20mmとなる位置より下の位置に設定して、液面限界位置P2を示す目印を設け、この目印以下の位置まで補水を行うことで、液漏れが防止できることが分かる。
1 電槽
11 電槽の第一の壁
12 電槽の第二の壁
13 隔壁
2 蓋
21 蓋の第一の壁
22 蓋の第二の壁
23 仕切り板
24 蓋の上板
241 上板の貫通孔
25 スリーブ
25a 第一のスリット
25b 第二のスリット(目印)
25d 貫通穴(目印)
251 スリーブの上端面(上板側の端面)
252 スリーブの下端面(セル室側の端面)
252b スリーブの下端面を構成する斜面(目印)
254 スリーブの内面の下部分(目印)
26 注液口(電解液の注入口)
27 フランジ
3 極板群
4 セル室
5 液口栓(注入口を塞ぐ栓)
6 ガイドリブ
L11 第一のスリットの長さ
L12 第二のスリットの長さ
LS1 第一のスリットの開口端の幅
LS2 スリーブの第一のスリット間の幅
L1 スリーブの長さ
P1 規定液面最高位置
P2 液面限界位置
P3 規定液面最高位置と液面限界位置との間の位置
Claims (4)
- 複数のセル室を備えた電槽と、
前記複数のセル室に電解液とともに収納されている極板群と、
前記電槽の上面を封止している蓋であって、上板の前記複数のセル室の上方となる各位置に形成された前記電解液の注入口を有し、前記注入口は、前記上板を貫通する貫通穴および前記貫通穴に連続して前記セル室側に延びるスリーブを有する蓋と、
前記注入口を塞ぐ栓と、
を備え、
前記スリーブの前記セル室側の端面位置が前記電解液の規定液面最高位置と同じになるように設計され、
前記スリーブは、前記規定液面最高位置よりも高い液面限界位置を示す目印を有する液式鉛蓄電池。 - 前記スリーブは、前記セル室側の端面から前記上板側に延びる第一のスリットを有し、
前記目印は、前記第一のスリットとは別の位置に配置された、前記セル室側の端面から前記上板側に延びる第二のスリットであり、
前記第二のスリットの長さは前記第一のスリットの長さよりも短い請求項1記載の液式鉛蓄電池。 - 前記目印は前記スリーブの周面を貫通する貫通穴である請求項1記載の液式鉛蓄電池。
- 前記液面限界位置は、前記スリーブの前記上板側の端面から20mmとなる位置または、前記端面から20mmとなる位置より下の位置である請求項1~3のいずれか一項に記載の液式鉛蓄電池。
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