JPH08339795A - 電解液撹拌装置付蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低コストで効率的に電解液撹拌ができ、長期
間無補水で使用できる電解液撹拌装置付蓄電池を提供す
る。 【構成】 極板群と電槽内壁面との間隙部に極板群上端
部より下端部に至る筒状体を設置し、電池外部より前記
筒状体の内部中間部分にガスを導入して吹出すための細
管を設置し、電池内ガスを放出するための細管を電池電
槽上部に設置してなる単電池複数個と、この２本の細管
を密封、大気開放あるいは他の単電池の細管と連結する
ための切換装置とから構成され、切換装置は、当該単電
池のガス導入細管に第二の単電池のガス放出細管が連結
される時には当該単電池のガス放出細管は大気開放ある
いは第三の単電池のガス導入細管に連結され、当該単電
池のガス放出細管が第二の単電池のガス導入細管に連結
される時には当該単電池のガス導入細管は密封あるいは
第三の単電池のガス放出細管と連結されるように切換制
御されるものであり、当該単電池のガス放出細管が他の
単電池のガス導入細管連結時には当該単電池の液口部は
密封されてなる電解液撹拌装置付蓄電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電解液撹拌機構を備えた
蓄電池の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】蓄電池にとって電解液は反応物質である
ため、極板の活物質と同様、電解液が蓄電池内でいかに
利用されるかによって蓄電池の容量、寿命を大幅に左右
することは周知の通りである、しかるに、鉛蓄電池の場
合、充放電時には蓄電池上部の電解液がよく利用される
ため、蓄電池上部の電解液比重が低くなり、蓄電池下部
には常に比重の高い電解液が残留する。

【０００３】これらの電解液の濃度差を解消するため、
過充電を加えてガスを発生させ、このガスの撹拌作用に
より上下比重の均一化を図っている。この場合、蓄電池
形状が上下に低いものでは過充電によって比較的簡単に
電解液の均一化が図れるが、電気車用蓄電池等の背の高
いものでは少々の過充電では均一にならないのが常であ
る。この結果、極板の上部では低比重電解液のため容量
が低下し、また下部では常に比重の高い酸化性に富む電
解液が残留し、極板下端部が腐触され、短寿命を招く結
果となっている。このような理由で蓄電池は充電毎に過
充電が実施され、電力が浪費されると共に、蓄電池の寿
命を短くしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述したように鉛蓄電
池では電解液の撹拌の有無により電池性能を大きく左右
する。このような理由で電解液撹拌装置に関する考案は
数多くなされている。この中でも現在よく利用されてい
る撹拌方法は電池内上部より下端部に直立する筒状体を
設け、筒状体筒内に細管を挿入し、コンプレッサなどで
細管に空気を送入し、筒状体内の見掛の比重を低下さ
せ、筒状体底部の重い比重の電解液を汲み出す方法が一
般的となっている。しかし、この方法はコンプレッサの
送風力が小さいと各単電池内に挿入された細管からの空
気排出量が不均一になるため、強力なコンプレッサが必
要となり、装置コストが高くなる欠点があった。

【０００５】また、コンプレッサを使用せず、自己の発
生ガスで電解液を撹拌する方法などが紹介されている
が、この撹拌装置は極板群上端と電解液上端液面との水
頭差４〜５ｃｍを利用したもので撹拌効率が悪く、若干
過充電気味で充電し、ガス上昇による撹拌をも利用して
いる、このため撹拌装置を装備しているにも拘らず発生
ガスによる減液のため２〜３ケ月に１回補水される欠点
があった。

【０００６】現在要求される撹拌装置は低コストで最小
量のガス発生量で電池内電解液を消耗させることなく、
長期間無補水が可能となるようにし、液式鉛蓄電池を密
閉式鉛蓄電池と同等の無補守仕を狙うものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した如き欠
点を解消した電解液撹拌装置付蓄電池を提供するもの
で、極板群と電槽内壁面との間隙部に極板群上端部より
下端部に至る筒状体を設置し、電池外部よりこの筒状体
の内部中間部分にガスを導入して吹出すための細管を設
置し、電池内ガスを放出するための細管を電池電槽上部
に設置してなる単電池複数個と、この２本の細管を密
封、大気開放あるいは他の単電池の細管と連結するため
の切換装置とから構成され、この切換装置は、当該単電
池のガス導入細管に第二の単電池のガス放出細管が連結
される時には当該単電池のガス放出細管は大気開放ある
いは第三の単電池のガス導入細管に連結され、当該単電
池のガス放出細管が第二の単電池のガス導入細管に連結
される時には当該単電池のガス導入細管は密封あるいは
第三の単電池のガス放出細管と連結されるように切換制
御されるものであり、当該単電池のガス放出細管が他の
単電池のガス導入細管連結時には当該単電池の液口部は
密封されてなることを特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体
的に説明する。図１は本発明電解液撹拌装置付蓄電池の
動作を説明するための模式図であり、単電池Ａと単電池
Ｂとが対となって電解液撹拌動作が行われる場合の構成
を示している。図において１は筒状体であり、この内部
中間部分にガスを導入して吹出すことにより、筒状体内
部の電解液を上部へ移動させて汲み出すポンプの働きを
するものである。２は電池外部より筒状体１の内部中間
部分にガスを導入して吹出すための細管、３は電池内ガ
スを放出するための細管、４は細管２あるいは３を密
封、大気開放あるいは他の単電池の細管と連結するため
の切換装置、５は液口栓である。

【０００９】筒状体１は極板群と電槽内壁面との間隙部
に挿入され、その上端部は極板群上端と最高液面位の間
に設定されている。これ以外の範囲に筒状体上端部を設
定してもよいが、撹拌効率が低下する。また、筒状体１
の下端は極板群下端と電槽底壁面との間にあって、筒状
体下端面が底壁面に接触するのを避けている。これは筒
状体下端面が底壁面に接すると筒状体内への電解液の流
入が困難になり、また、長期間使用中活物質沈殿物で筒
状体下端開口部が塞がれるおそれがあるためである。

【００１０】筒状体１の断面形状は円筒、楕円など任意
・形状でよいが筒状体内中空部断面積が１ｃｍ² 以上に
なると筒状体内に送入されたガスで筒状体内壁面にまた
がる膜を構成できなくなり、ガスが独立した小泡として
筒状体内を上昇するため、筒状体内の電解液見掛の比重
を低下させることが困難となり、この結果筒状体１の下
端部の電解液を吸い上げられなくなる。

【００１１】また、筒状体の断面が小さくなると、筒状
体内に構成された水膜の表面張力が強くなり、送入ガス
圧を高くしないと、気泡が筒状体内を上昇するのが困難
となる。また、筒状体内中空部の断面積が小さくなりす
ぎると、細管２が筒状体内に挿入できなくなる。このよ
うな理由で筒状体内中空部断面積は０．３〜１．０ｃｍ
² が適当となる。

【００１２】蓄電池の構造上筒状体内中空部断面積が
０．３ｃｍ² 未満の筒状体を採用する時、細管を挿入で
きなくなるため、このような場合筒状体１の側壁に筒状
体中空部へ貫通する小孔を設け、これに細管を接続でき
るようにすれば図１に示した２重構造の筒状体構造と同
等の性能が得られる。

【００１３】図１に示した２重構造の筒状体をガスポン
プと言い、多くの分野で溶液の撹拌に利用されている。
この装置の撹拌能力は筒状体１内へのガス送入量を一定
とした場合、細管２をできるだけ筒状体内に深く挿入す
ると、その挿入具合に比例して電解液量は増加する。し
かし細管２の先端を筒状体１の下端部まで挿入すると、
送入ガスは筒状体内を上昇するより、筒状体下端部より
ガスを排気する方が通気抵抗が小さくなるため、送入ガ
スは筒状体下端部から逃げる。このような理由で、細管
２の挿入限界は筒状体１の中央部よりやや下方の位置ま
で挿入した時、最大の効果が得られる。

【００１４】細管２は、一端は前述したように筒状体内
に挿入され、他端は自己の電池蓋（単電池Ａの蓋）を貫
通し、切換装置４を介して単電池Ｂの電池蓋に設けられ
た細管３に接続されている。この状態で単電池Ａと単電
池Ｂとは細管２および単電池Ｂの細管３を通し連絡され
ている。

【００１５】細管３は、一端は電池蓋（単電池Ａの蓋）
に接続され、他端は切換装置４のＹ孔に接続され、単電
池Ａからの発生ガスはこのＹ孔を通し電池外に排気でき
るようになっている。

【００１６】単電池Ｂの細管２は、一端は単電池Ａの場
合と同様に筒状体内に挿入され、他端は自己の電池蓋
（単電池Ｂの蓋）を貫通し、切換装置４のＹ孔で遮断状
態となっている。

【００１７】本発明電解液撹拌装置付蓄電池は蓄電池よ
り発生するガス圧を利用するため、液口栓５は開閉でき
るものの完全に密封状態にできる構造となっている。

【００１８】以上のような状態で単電池Ａ，Ｂを充電す
ると、単電池Ｂで発生したガスは細管３に入り、切換装
置４のＸ孔を通り、単電池Ａの細管２を経て単電池Ａの
筒状体１内に吹き出され、吹き出されたガスは筒状体の
電解液を押し上げながら筒状体上端より排出され、単電
池Ａの発生ガスと一緒になって、細管３を通り切換装置
４のＹ孔より電池外に排気される。この結果、電解液の
撹拌は単電池Ａで行われ、単電池Ｂの液撹拌は休止状態
にある。

【００１９】本撹拌装置はこのように単電池Ａの撹拌装
置が動作している間は単電池Ｂの撹拌装置は休止状態に
あるが、撹拌効率が高く発生ガス量とほぼ同量の電解液
を電槽底部から上方部に移動できる。例えば電気車用蓄
電池で５００ＡＨの電池であれば約６リットルの電解液
を内蔵する。この場合６リットルの発生ガス量は約６Ａ
Ｈで、５００ＡＨの電池では１．２％の過充電時に発生
するガス量となる。通常電気車用蓄電池では１１５％の
充電を実施しているため、充電毎に１５％の過充電とな
る。しかし、本撹拌装置の装着で過充量約１／１２で完
全充電が可能となる。

【００２０】切換装置４の構成には種々の方法がある
が、単電池Ａ，Ｂ間を連絡する孔Ｘと、単電池Ａの発生
ガスを外部に排気する孔Ｙと、単電池Ｂを密封状態にで
きる孔Ｙがあればよい。切換装置４の切換レバーの操作
で切換軸を回転あるいは前後移動で切換装置４内の孔の
位置をＸよりＰへ、ＹはＱへ移動して切り換えれば単電
池Ａと単電池Ｂとが入れ代わった接続状態となり、電解
液の撹拌は単電池Ｂで行われ、単電池Ａの液撹拌は休止
状態となる。

【００２１】多数の単電池からなる場合においても切換
装置を介して単電池間を連結し切換操作を行うことによ
り全電池の液撹拌を行うことができる。

【００２２】図２は本発明電解液撹拌装置付蓄電池の一
実施例を示す上面図、図３は本発明電解液撹拌装置付蓄
電池の一実施例を示す断面図、図３および図４は切換装
置の要部拡大断面図である。図において６は切換装置の
切換軸、７は切換レバーであり、記号１〜５は図１と共
通であり、同一符号は図１と同一のものを示す。

【００２３】以上の実施例においては単電池Ａ，Ｂが対
となるように連結されて動作する場合を示したが、必要
に応じて単電池を３個以上連結して動作させることもで
きる。

【００２４】

【発明の効果】本発明電解液撹拌装置付蓄電池は、二つ
の単電池を対として動作させる場合には充電時半分の蓄
電池は必らず休止状態になるが、ガス補集率は１００％
で、また、高いガス圧を得られるため、細管を筒状体内
最適の位置に挿入できるため、自己発生ガスを利用した
撹拌装置より１２倍もの高い撹拌効率が得られる。この
結果、自己発生ガスを利用した撹拌装置と同等の撹拌効
率を得る場合、２サイクルに１サイクル休止が入るた
め、平均した撹拌効率は５倍となり、つまり過充電量を
１／６にしても同等の性能を発揮できる。このことは過
充電による減液量が１／６になり、補水期間１ケ月のも
のは約６ケ月まで延長できる。

【００２５】コンプレッサーを利用した撹拌装置では１
台のコンプレッサーより、複数個の単電池に並列に空気
を送入するため、各単電池間に通気抵抗の不均一があれ
ば、撹拌できない電池が発生した。このような問題点を
解消するため、強力なコンプレッサーを装備する必要が
あり、高いコストと複雑な装置の原因となっていた。し
かし、本発明撹拌装置は単電池１個のガスを対になる単
電池内にガスを送入することができるため無駄なガス発
生が不要で、また、安いコストで装置を構成できるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明電解液撹拌装置付蓄電池の動作を説明す
るための模式図

【図２】本発明電解液撹拌装置付蓄電池の一実施例を示
す上面図

【図３】本発明電解液撹拌装置付蓄電池の一実施例を示
す断面図

【図４】切換装置の要部拡大断面図

【図５】切換装置の要部拡大断面図

【符号の説明】

１ 筒状体 ２ ガス導入細管 ３ ガス放出細管 ４ 切換装置 ５ 液口栓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 極板群と電槽内壁面との間隙部に極板群
   上端部より下端部に至る筒状体を設置し、電池外部より
   前記筒状体の内部中間部分にガスを導入して吹出すため
   の細管を設置し、電池内ガスを放出するための細管を電
   池電槽上部に設置してなる単電池複数個と、上記２本の
   細管を密封、大気開放あるいは他の単電池の細管と連結
   するための切換装置とから構成され、前記切換装置は、
   当該単電池のガス導入細管に第二の単電池のガス放出細
   管が連結される時には当該単電池のガス放出細管は大気
   開放あるいは第三の単電池のガス導入細管に連結され、
   当該単電池のガス放出細管が第二の単電池のガス導入細
   管に連結される時には当該単電池のガス導入細管は密封
   あるいは第三の単電池のガス放出細管と連結されるよう
   に切換制御されるものであり、当該単電池のガス放出細
   管が他の単電池のガス導入細管連結時には当該単電池の
   液口部は密封されてなることを特徴とする電解液撹拌装
   置付蓄電池。