KR20070084324A - 제어 밸브식 납축전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 제어 밸브식 납축전지는, 셀을 복수 구비한 전조, 및 전조의 개구부에 장착한 전지뚜껑을 구비한다. 전지뚜껑은, 바닥부에 셀과 연통하는 배기구멍을 가진 배기실과 바닥부에 셀과 연통하는 주액구멍을 가진 주액실을 구비한다. 배기실은, 배기실의 바닥부에 맞닿고, 배기구멍을 덮는 평판형상의 밸브체와 밸브체상에 배치된 탄성을 가진 시트와 전지뚜껑에 고정되어, 시트를 덮는 상판을 구비한다. 주액실은, 주액구멍을 폐색하는 마개체를 구비한다.

Description

제어 밸브식 납축전지{CONTROL VALVE TYPE LEAD BATTERY}
본 발명은, 제어 밸브식 납축전지에 관한 것이며, 특히 전지뚜껑의 구조에 관한 것이다.
근래에, 유리 섬유로 구성되고, 전해액을 보유한 세퍼레이터와, 충전시에 발생한 산소 가스를 흡수하는 음극판을 포함한 제어 밸브식 납축전지(밀폐식 납축전지)가 널리 이용되고 있다. 일반적으로, 이 납축전지는, 복수의 셀을 가진 전조(電槽;battery jar)와, 상기 전조의 개구부를 덮어 밀폐하는 전지뚜껑으로 구성된다. 상기 복수의 셀의 각각에는, 양극판과 음극판을 세퍼레이터를 사이에 두고 교대로 배치하여 얻어지는 극판군이 수납되어 있다. 그리고, 전지뚜껑에 설치한 안전밸브의 개폐에 의해, 상기 셀내의 가스압을 조정할 수 있다.
종래의 제어 밸브식 납축전지에 있어서의 전지뚜껑의 구성을 나타내는 분해 사시도를 도 10에 나타낸다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 종래의 전지뚜껑(40)은, 상면에 배기실(41)을 구비하고, 배기실(41)의 바닥부에는, 전조(도시하지 않음)의 각 셀에 대응하는 부분에 복수의 배기통(42)이 설치되어 있다. 배기통(42)은 배기실(41)과 셀을 연통하고, 배기통(42)에는 안전밸브로서 캡형상의 고무밸브(43)가 장착된다.
셀내에서 발생한 가스가 배기통(42)으로부터 셀 외부로 방출될 때에, 고무 밸브(43)가 어긋나지 않도록, 고무 밸브(43)의 상부에는, 배기실(41)의 개구부를 덮는 상판(45)이 배치되어 있다. 도 10에 있어서, 고무 밸브(43) 및 상판(45)은 분해되어 있지만, 일점 쇄선으로 나타내는 위치관계에서, 고무 밸브(43)는 배기통 (42)에 장착되고, 상판(45)은 전지뚜껑(40)에 접합된다.
셀내의 가스압이 소정의 범위내인 경우, 고무 밸브(43)는 배기통(42)를 닫고 있다. 이 때문에, 전지뚜껑(40)을 구비한 납축전지의 셀내는 밀폐상태로 유지되고, 대기중의 산소 가스의 셀내로의 침입이 방지된다. 가스의 발생량이 많아져 셀내의 압력이 상승하면, 고무 밸브(43)가 배기통(42)의 상단으로부터 떠올라, 밀폐상태를 개방한 상태가 된다. 즉, 고무 밸브(43)와 배기통(42)의 사이로부터, 셀내의 가스가 외부로 방출된다.
여기서, 배기실(41)내에 배기통(42)이 설치되어 있기 때문에, 배기통(42)의 높이를 확보하도록 전지뚜껑(40)을 설계할 필요가 있고, 전지뚜껑(40)의 높이를 저감하여 납축전지를 소형화하는 데에는 한계가 있었다.
이에 대해서, 예를 들면, 특허 문헌 1에서는, 높이의 저감이 가능한 전지뚜껑을 이용한 제어 밸브식 납축전지가 제안되어 있다. 이 제어 밸브식 납축전지의 전지뚜껑의 구성을 나타내는 분해 사시도를 도 11에 나타낸다.
전지뚜껑(50)은, 상면에 배기실(51)을 구비하고, 배기실(51)의 바닥부에는, 전조(도시하지 않음)의 각 셀에 대응하는 부분에 복수의 배기구멍(52)이 형성되어 있다. 배기구멍(52)은 배기실(51)과 셀을 연통하고, 고무판으로 구성된 밸브체 (53)가, 배기실(51)의 바닥부에 접하도록 배치되어 배기구멍(52)을 덮고 있다.
또한, 밸브체(53)상에는, 두께 방향으로 변형 가능한 탄성 시트(54)가 배치되고, 배기실(51)의 개구부를 덮는 상판(55)이, 시트(54)상에 배치되어 전지뚜껑(50)에 접합되고 있다. 그리고, 밸브체(53)가 안전밸브로서 기능한다.
상기와 같이, 특허 문헌 1에서 제안되어 있는 전지뚜껑(50)은, 배기실(51)의 바닥부에 설치된 배기구멍(52)을 평판형상의 밸브체로 덮는 구조를 가지며, 배기실 (51)은 도 10에 나타내는 배기통을 갖지 않기 때문에, 전지뚜껑(50)의 높이를 저감하는 것이 가능하다.
그런데, 종래의 제어 밸브식 납축전지의 제조 공정에서는, 양극판과 음극판과 세퍼레이터를 포함한 극판군을 전조의 각 셀에 1개씩 수납하여, 전조에 전지뚜껑을 장착하고, 그 후, 전해액으로서 황산을 전지뚜껑의 배기통이나 배기구멍으로부터 주입하고 있었다.
이와 같이 배기통이나 배기구멍이 주액구를 겸하면, 주액시에, 배기실내의 배기통이나, 배기실의 바닥부에 있는 배기구멍의 주변에 전해액이 부착하는 경우가 있다. 배기통이나 배기구멍의 주변에 전해액이 부착하면, 납축전지의 밀폐성이 저하할 가능성이 있다. 또한, 안전밸브는 고무제이기 때문에, 황산을 함유한 전해액의 부착에 의해 열화하기 쉬워진다. 이에 따라, 안전밸브의 개폐밸브압이 비정상인 값을 나타내고, 안전밸브가 정상적으로 동작하지 않게 된다.
밸브개방압이 비정상으로 상승하면, 납축전지의 내압이 비정상으로 상승하여 납축전지가 변형해 버릴 우려가 있다. 한편, 밸브폐쇄압이 비정상으로 저하하면, 납축전지의 밀폐성이 손상되어, 극판군을 구성하는 음극판이 산화해 버리거나 전해액이 납축전지 외부로 흩어져 버리거나 한다.
이러한 현상이 일어나면 납축전지의 용량이 급격하게 저하해 버린다. 따라서, 납축전지의 신뢰성을 저하시키지 않기 위해서는, 주액시에, 배기통 및 배기구멍 주변에 전해액이 부착하지 않도록, 세심한 주위를 기울일 필요가 있었다.
이에 대해, 도 10에 나타내는 종래의 납축전지에서는, 고무 밸브(43)를 배기통(42)에 장착하는 경우, 배기통(42)이 배기실(41)의 바닥부로부터 돌출하고 있기 때문에, 배기통(42)에 부착한 전해액은 중력에 의해서 배기통(42)의 측부로부터 배기통(42)의 기초부나 배기실(41)의 바닥부로 이행한다. 그 때문에, 전해액의 부착이 안전밸브의 동작에 주는 영향이 비교적 적다.
그러나, 도 11에 나타내는 종래의 납축전지에 있어서, 배기실(51)의 바닥부에 존재하는 배기구멍(52)을 밸브체(53)로 덮는 경우, 배기구멍(52)의 주변에 부착한 전해액은 그대로 잔류하기 쉽고, 전해액의 부착이 안전밸브의 동작에 주는 영향이 보다 커서, 납축전지의 신뢰성을 유지하는 것이 곤란하였다.
특허 문헌 1 : 일본 특개소62-147652호 공보
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
따라서, 본 발명은, 상기 종래의 문제를 해결하기 위해서, 높이를 저감할 수 있는 구조를 가진 것에 의해서 소형화가 가능하고, 또한 전지뚜껑의 배기구멍의 주변에 있어서의 전해액의 부착을 억제할 수 있는 신뢰성이 높은 제어 밸브식 납축전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은,
양극판, 음극판, 상기 양극판과 상기 음극판의 사이에 배치된 세퍼레이터, 및 전해액을 포함한 극판군과; 개구부, 및 상기 극판군을 수납하는 복수의 셀을 구비한 전조와; 상기 개구부에 장착된 전지뚜껑을 구비한 제어밸브식 납축전지로서,
상기 전지뚜껑은, 배기실과 주액실을 구비하고,
상기 배기실은, 상기 배기실의 바닥부에 설치되고 또한 상기 셀에 연통하는 배기구멍과, 상기 배기실의 바닥부에 맞닿아 상기 배기구멍을 덮는 평판 형상의 밸브체와, 상기 밸브체상에 배치된 탄성을 가진 시트와, 상기 전지뚜껑에 고정되고 또한 상기 시트를 덮는 상판을 구비하고,
상기 주액실은, 상기 주액실의 바닥부에 설치되고 또한 상기 셀에 연통하는 주액구멍과, 상기 주액구멍을 폐색하는 마개체를 구비한 것을 특징으로 하는 제어 밸브식 납축전지를 제공한다.
이러한 구성에 의하면, 전지뚜껑에 있어서, 주액구멍을 가진 주액실과 배기구멍을 가진 배기실이 따로 따로 설치되어 있기 때문에, 주액실의 주액구멍에 전해액을 주액할 때에, 배기실의 배기구멍의 주변에 전해액이 부착하는 경우가 없고, 배기실에 구비된 안전밸브가 정상적으로 기능한다. 또한, 배기실의 바닥부의 배출구멍이 평판 형상의 밸브체(즉 안전밸브)로 덮여 있기 때문에, 전지뚜껑의 높이를 보다 확실하게 저감시킬 수 있고, 납축전지를 보다 확실하게 소형화할 수 있다.
상기 시트는, 연속 기포를 가진 스펀지체로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 밸브체 중의 상기 배기실의 바닥부에 맞닿는 면에, 오일이 도포되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 주액구멍내에, 상기 주액실과 상기 셀을 연통하는 중공 파이프가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 납축전지는, 상기 복수의 셀에 대응하여 상기 주액실을 복수 구비하고, 상기 마개체는, 상기 복수의 주액실을 일괄하여 덮는 단일의 부재로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
[발명의 효과]
본 발명의 납축전지에 의하면, 전지뚜껑에 있어서, 주액구멍을 가진 주액실과 배기구멍을 가진 배기실이 따로 따로 설치되어 있기 때문에, 주액실의 주액구멍에 전해액을 주액할 때에, 배기실의 배기구멍의 주변에 전해액이 부착하는 경우가 없고, 배기실에 구비된 안전밸브가 정상적으로 기능한다. 또한, 배기실의 바닥부의 배출구멍이 평판 형상의 밸브체(즉 안전밸브)로 덮여 있기 때문에, 전지뚜껑의 높이를 보다 확실하게 저감시킬 수 있고, 납축전지를 보다 확실하게 소형화할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 소형화와 신뢰성의 향상을 양립한 납축전지를 보다 확실하게 제공할 수 있다.
[도 1] 본 발명의 제어 밸브식 납축전지의 하나의 실시형태의 사시도이다.
[도 2] 도 1에 나타내는 납축전지(1)의 전조(2)의 상면도(즉, 도 1에 나타내는 납축전지(1)의 전지뚜껑(3)을 제거하고, 화살표 X의 방향에서 본 도면)이다.
[도 3] 도 1에 나타내는 납축전지(1)의 전지뚜껑(3)의 분해 사시도이다.
[도 4] 도 3에 나타내는 전지뚜껑(3) 중 배기실(11)의 주요부 단면도(즉, 도 3에 있어서의 A-A선 단면을 나타내는 도면)이다.
[도 5] 도 3에 나타내는 전지뚜껑(3)의 주요부를 나타내는 상면도(즉, 밸브체(13), 시트(14) 및 상판(15), 및 마개체(25)를 떼어낸 상태로 화살표 X의 방향에서 본 도면)이다.
[도 6] 도 3에 나타내는 전지뚜껑(3) 중 주액실(21)의 주요부 단면도(즉, 도 3에 있어서의 B-B선 단면을 나타내는 도면)이다.
[도 7] 도 1에 나타내는 납축전지(1)에 적합하게 이용되는 주액용기(31)의 단면도이다.
[도 8] 도 1에 나타내는 납축전지(1)중의 주액실(21)에 주액용기(31)을 장착한 상태를 나타내는 단면도(전해액을 주입하는 모양을 나타내는 도면)이다.
[도 9] 본 발명의 실시형태에 있어서의 주액구멍(22)내에 구비된 중공 파이프(23)의 변형예의 상단 부분을 나타내는 사시도이다.
[도 10] 종래의 제어 밸브식 납축전지에 있어서의 전지뚜껑의 분해 사시도이다.
[도 11] 종래의 제어 밸브식 납축전지에 있어서의 다른 전지뚜껑의 분해 사시도이다.
[도 12] 비교예 3의 제어 밸브식 납축전지에 있어서의 전지뚜껑의 분해 사시도이다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
이하, 본 발명의 제어 밸브식 납축전지의 하나의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 한편, 이하의 설명에서는, 전지에 이용되는 부재의 치수를 구체적으로 나타내지만, 이들 치수는 소망하는 전지 용량이나 전지 형상에 따라 적절히 설정할 수 있는 것이며, 본 발명은 당연히 이들 예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명의 제어 밸브식 납축전지의 하나의 실시형태의 사시도이다. 또한, 도 2는, 도 1에 나타내는 납축전지(1)의 전조(2)의 상면도(즉, 도 1에 나타내는 납축전지(1)의 전지뚜껑(3)을 제거하고, 화살표 X의 방향에서 본 도면)이다.
도 1에 나타내는 납축전지의 형상은, 예를 들면 높이 93mm, 폭 87mm 및 길이 150mm의 직방체이며, 공칭 전압을 예를 들면 12V로 하고, 10시간율 용량을 예를 들면 6Ah로 할 수 있다.
본 실시 형태의 납축전지(1)는, 도 2에 나타낸 바와 같이 6개의 셀(5)을 가진 전조(2)의 개구부에, 양극 단자(4a) 및 음극 단자(4b)를 구비한 전지뚜껑(3)을 장착함으로써 밀폐되어 구성되어 있다.
셀(5)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 전조(2)내에 5개의 격벽(6)으로 구획되는 것에 의해 일렬로 형성되어 있다. 각 셀(5)에는 전해액을 포함한 극판군(도시하지 않음)이 1개씩 수납되어 있다. 극판군으로서는, 예를 들면, 4매의 양극판과 5매의 음극판을, 유리 섬유 매트 등으로 구성된 세퍼레이터를 개재하여 교대로 배 치하여 구성되는 것을 이용할 수 있다.
양극판으로서는, 종래 공지의 것 등, 여러 가지를 이용할 수 있지만, 예를 들면 집전용의 이부(耳部)를 가진 Pb-Ca계 합금제의 양극 격자와, 상기 양극 격자에 유지된 이산화납을 포함한 양극 활물질층으로 구성된 양극판을 이용할 수 있다.
한편, 음극판으로서는, 종래 공지의 것 등, 여러 가지를 이용할 수 있지만, 예를 들면 집전용의 이부를 가진 Pb-Ca계 합금제의 음극 격자와, 상기 음극 격자에 유지된 납을 포함한 음극 활물질층으로 구성된 음극판을 이용할 수 있다.
상기 극판군에 포함되는 상기 양극판의 복수의 이부에는, 양극선반(도시하지 않음)이 접속되고, 상기 극판군에 포함되는 상기 음극판의 복수의 이부에는 음극선반(도시하지 않음)이 접속되어 있다. 이들 양극선반 및 음극선반으로서는, 종래 공지의 것을 이용할 수 있다.
그리고, 격벽(6)을 개재하여 인접하는 극판군은, 한쪽의 극판군의 양극선반에 접속된 접속체와, 다른쪽의 극판군의 음극선반에 접속된 접속체가, 격벽(6)에 설치한 투과구멍(도시하지 않음)을 통하여 접속되는 것에 의해, 전기적으로 직렬로 접속되고 있다. 이에 따라, 셀(5)에 수납된 6개의 극판군은 전기적으로 직렬로 접속되고 있다.
또한, 양단의 셀(5)에 수납된 2개의 극판군중에서, 한쪽의 극판군에 있어서의 음극선반에 음극기둥(도시하지 않음)이 설치되고, 상기 음극기둥은 음극단자 (4b)에 접속되어 있다. 다른쪽의 극판군에 있어서의 양극선반에 양극기둥(도시하지 않음)이 설치되고, 상기 양극기둥은 양극단자(4a)에 접속되어 있다.
한편, 도 2에서는, 6개의 셀(5)이 일렬로 배치되어 있지만, 소망하는 전지전압이나 전지 형상에 따라서, 셀(5)의 수, 배치, 및 양극단자(4a) 및 음극단자(4b)의 위치를 적절히 결정할 수 있다.
본 실시형태의 납축전지(1)에 있어서의 배기실(11)에 대하여 설명한다.
도 3은, 도 1에 나타내는 납축전지(1)의 전지뚜껑(3)의 분해 사시도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 전지뚜껑(3)의 상면에는, 기다란 형상의 오목부로 구성된 배기실(11)(예를 들면, 세로:135mm, 가로:15mm, 깊이 :4mm)이 설치되어 있다. 배기실(11)의 바닥부(즉 오목부 안바닥면)(11a)에는, 전조(2)의 6개의 셀(5)에 대응하도록, 각각의 셀(5)에 연통하는 6개의 배기구멍(12)(예를 들면 직경 3mm)이 일렬로 설치되어 있다.
그리고, 평판 형상의 밸브체(13)가, 도 3에 있어서의 일점 쇄선으로 나타나는 위치 관계에서, 배기실(11)의 바닥부(11a)에 맞닿아서 배치되어 배기구멍(12)을 덮는다. 배기구멍(12)을 덮는 밸브체(13)는, 안전밸브로서의 기능을 발휘한다.
밸브체(13)는, 배기실(11)의 바닥부(11a)와 밀착하여 셀(5)의 기밀성을 확보하기 위해서, 적절한 경도 및 유연성을 가진 것이 바람직하다.
따라서, 밸브체(13)는, 적절한 경도 및 유연성을 가진 여러 가지 재료를 이용하여 구성할 수 있고, 예를 들면 스틸렌부타디엔 고무 또는 네오프렌 고무 등의 합성고무를 이용하여 구성할 수 있다. 그 중에서도, 예를 들면 국제 고무 경도 (IRHD)에 기초한 경도가 60∼65도인 네오프렌 고무를 이용하는 것이 바람직하다.
여기서, 밸브체(13)의 기능에 대하여 설명한다.
유연성을 가진 밸브체(13)는, 전지(1)의 충전시에 셀(5)의 내압이 상승하면, 위쪽으로 탄성변형하고, 밸브체(13)와 배기실(11)의 바닥부(11a)의 사이에 틈새, 즉 가스 배출 경로가 형성된다. 이에 따라, 셀(5)내의 가스가 배기실(11)을 통하여 외부로 배출된다(밸브개방 동작). 이 때의 셀(5)의 내압을 밸브개방압이라고 한다.
한편, 셀(5)내의 가스가 배출되어, 셀(5)의 내압이 저하하면, 밸브체(13)가 원래의 평판 형상으로 복원하고, 다시 바닥부(11a)와 밀착한다. 이에 따라, 가스배출경로가 닫혀, 셀(5)의 기밀이 복원된다(밸브폐쇄 동작). 이 때의 셀(5)의 내압을 밸브폐쇄압이라고 한다.
도 3에 나타내는 전지뚜껑(3) 중의 배기실(11)의 주요부 단면도(즉, 도 3에 있어서의 A-A선 단면도)를 도 4에 나타낸다. 다만, 셀(5)내에 수납된 극판군은 생략한다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 밸브체(13)상에는, 탄성을 가진 시트(14)가 겹쳐 배치된다. 또한, 시트(14)상에는, 상판(15)이 배치된다. 상판(15)은 배기실(11)의 개구부를 덮어, 전지뚜껑(3)에 접합되어 있다. 한편, 밸브체(13)와 시트(14)는, 단순히 겹쳐 맞추는 것만으로도 좋고, 또한, 붙여 맞추어 일체화하여도 좋다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 탄성을 가진 시트(14)는, 상판(15)으로 눌러지는 것에 의해, 두께 방향으로 압축된 상태로 배기실(11)내에 배치된다. 시트(14)의 탄성력에 의해, 밸브체(13)는 배기실(11)의 바닥부(11a)에 밀착하도록 눌려진다.
이 누르는 힘을 높이면, 밸브개방압 및 밸브폐쇄압은 상승하고, 누르는 힘을 낮게 하면, 밸브개방압 및 밸브폐쇄압은 저하한다. 따라서, 밸브체(13)를 누르는 시트(14)의 누르는 힘을 조정하는 것에 의해서, 안전밸브의 밸브개방압과 밸브폐쇄압을 설정할 수 있다. 누르는 힘은, 시트(14)의 영율, 두께, 및 압축시의 두께 감소분 등을 조정하는 것에 의해서 적절히 결정할 수 있다. 또한, 밸브체(13)의 두께, 경도 및 유연성 등에 의해서도 밸브개방압 및 밸브폐쇄압을 조정하는 것이 가능하다.
시트(14)를 구성하는 재료로서는, 납축전지(1)의 사용중에 밸브개방압 및 밸브폐쇄압을 안정시킬 필요가 있기 때문에, 누르는 힘을 유지할 수 있는 재료, 즉, 압축후의 복원성이 뛰어난 시트(14)를 실현할 수 있는 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 연속 기포를 가진 스펀지체를 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 공극율 90%의 에틸렌프로필렌디엔의 메틸렌공중합체(EPDM)나, 네오프렌 등의 합성고무를 적합하게 이용할 수 있다.
연속 기포를 가진 스펀지체는, 특히 압축후의 복원성이 뛰어나다. 그 때문에, 상기 스펀지체로 구성된 시트(14)를 이용하면, 납축전지(1)의 충전시에, 셀(5)로부터 발생하는 가스에 의해 셀(5)내의 가스압이 상승했을 경우, 배기구멍(12)을 통과하여 배기실(11)에 가스가 배출된 직후에, 배기구멍(12)를 곧바로 밸브폐쇄할 수 있다.
또한, 배기구멍(12)으로부터 배출된 가스가 스펀지체를 투과하기 때문에, 배 기실(11)로부터 가스를 신속하게 배출시킬 수 있다.
셀(5) 내가 감압상태가 되면, 밸브체(13)의 배기구멍(12)에 대향하는 부분이, 셀(5) 방향으로 흡인된다. 이때, 시트(14)로 밸브체(13)가 눌려지지 않으면, 밸브체(13)에 주름이 생겨, 밸브체(13)와 배기실(11)의 바닥부(11a)와의 밀착성이 손상되거나 인접하는 배기구멍(12)을 확실하게 막을 수 없거나 할 우려가 있다.
그러나, 본 실시형태에서는, 밸브체(13)가 시트(14)로 눌려져 있기 때문에, 밸브체(13)의 주름의 발생을 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는, 밸브체(13)에 있어서의 배기실(11)의 바닥부(11a)와의 맞닿는 면에, 실리콘 오일 등의 오일을 도포하는 것이 바람직하다. 오일이, 배기실(11)의 바닥부(11a)와, 밸브체(13)와의 사이에 침투하기 때문에, 기밀성이 향상하기 때문이다.
또한, 상기 오일의 도포에 의해서, 밸브체(13)가 바닥부(11a)에 달라붙는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 밸브개방압 및 밸브폐쇄압이 안정되어, 안전밸브의 기능에 대한 신뢰성이 더 향상한다.
다음에, 시트(14)상에 배치되는 상판(15)은, 도 3에 있어서의 일점 쇄선으로 나타내는 위치 관계로 배기실(11)의 개구부를 덮어, 전지뚜껑(3)에 고정되어 있다. 보다 구체적으로는, 배기실(11)을 구성하는 오목부의 둘레가장자리부에는 단차 부분(11b)이 설치되어 있으며, 이 단차 부분(11b)에 상판(15)의 둘레가장자리부가 접합되고, 전지뚜껑(3)에 상판(15)이 접합된다.
다만, 배기실(11)내에는 셀(5)로부터 배출된 가스가 체류하기 때문에, 상 판(15)의 둘레가장자리부에 수군데 설치된 돌기부(도시하지 않음)가, 상기 단차 부분(11b)에 초음파용착 등에 의해 접합되고 있다. 이에 따라, 상판(15)은 돌기부에 의해 전지뚜껑(3)에 고정되고, 전지뚜껑(3)과 상판(15)의 사이에는 미접합부(16)가 존재한다. 이 때문에, 셀(5)로부터 배기실(11)에 배출된 가스를, 미접합부(16)를 통하여 배기실(11)로부터 외부로 배출할 수 있다.
본 실시형태에서는, 밸브체(13) 및 시트(14)는 대략 동일한 면적을 가지고 있으며, 상판(15)은, 밸브체(13) 및 시트(14)보다 큰 면적을 가지고 있다. 따라서, 밸브체(13), 시트(14) 및 상판(15)을 겹쳐 맞추었을 경우에, 전체둘레에 걸쳐 상판(15)의 둘레가장자리부가 형성된다. 그리고, 앞서 설명한 배기실(11)의 단차 부분(11b)에 상판(15)의 둘레가장자리부가 접합되고, 전지뚜껑(3)에 상판(15)이 접합된다.
한편, 전지뚜껑(3)에 상판(15)이 접합된 상태에서, 배기실(11)을 구성하는 오목부의 깊이(도 4중의 Y)는, 밸브체(13), 시트(14) 및 상판(15)의 두께의 합계와 대략 동일하다. 이 상태에 있어서, 시트(14)는 두께 방향으로 압축되는 것이 바람직하다. 시트(14)의 탄성력에 의해서 밸브체(13)가 바닥부(11a)에 밀접하고, 배기구멍(12)의 기밀성이 향상한다. 또한, 배기구멍(12)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 배기실(11)의 바닥부(11a)로부터 셀(5)쪽으로 이어지는 통부(12a)를 가지고 있다.
다음에, 전지뚜껑(3)의 주액실(21)에 대하여 설명한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 전지뚜껑(3)의 상면에는, 6개의 셀(5)에 대응하도록, 6개의 주액실(21)이 일렬로 설치되어 있다.
여기서, 도 5는, 도 3에 나타내는 전지뚜껑(3)의 주요부를 나타내는 상면도[즉, 밸브체(13), 시트(14) 및 상판(15), 및 마개(25)를 떼어낸 상태로 화살표 X의 방향에서 본 도면]이다. 또한, 도 6은, 도 3에 나타내는 전지뚜껑(3) 중의 주액실 (21)의 주요부 단면도(즉, 도 3에 있어서의 B-B선단면을 나타내는 도면)이다. 다만, 도 6에서는, 셀(5)내에 수납된 극판군은 생략한다.
도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 주액실(21)의 바닥부에는, 셀(5)과 연통하고, 셀(5)내에 전해액을 주입하기 위한 주액구멍(22)이 형성되어 있다. 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 6개의 주액실(21)은, 단일의 마개체(25)에 의해 일괄적으로 덮여, 주액구멍(22)이 폐색되어 있다.
6개의 주액실(21)에 대응시켜 6개의 마개체를 각각 장착해도 좋지만, 1개의 마개체(25)로 6개의 주액실을 한 번에 덮는 편이, 부품개수와 작업시간 삭감 면에서 바람직하다. 한편 주액실은 1개라도 좋고, 6개의 셀에 대응하도록, 1개의 주액실에 6개의 주액구멍을 일렬로 형성한 구성으로 해도 좋다.
마개체(25)는 합성고무로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 합성고무제의 마개체(25)를 주액실(21)에 압입함으로써, 마개체(25)와 주액실(21)의 사이의 밀착성을 높일 수 있다. 마개체(25)는, 각 주액실(21)에 끼워져 주액실(21)을 밀폐하도록 구성된 6개의 통형상 부분(25a)과, 이들 통형상 부분(25a)을 연결하는 띠모양 부분(25b)이 일체화되어 구성되어 있다. 즉, 마개체(25)는 단일의 부재로 구성되어 있다.
상기와 같이, 본 실시형태의 전지뚜껑(3)은, 배기구멍(12)을 가진 배기실 (11)과 주액구멍(22)을 가진 주액실(21)을 각각 별개로 구비하고 있기 때문에, 전해액의 주액시에 배기실(11)의 바닥면에 있어서의 배기구멍(12)으로의 전해액의 부착을 억제할 수 있다. 이에 따라서, 안전밸브의 동작이 안정화하고, 납축전지(1)의 신뢰성이 향상한다.
또한, 평판 형상의 밸브체(13)로 배기구멍(12)을 덮는 전지뚜껑(3)을 이용한 본 실시형태의 납축전지(1)는, 캡형상의 고무 밸브를 배기통에 장착하는 전지뚜껑을 이용하는 종래의 납축전지와 비교해서, 전지뚜껑의 높이 치수를 저감시킬 수 있어, 보다 용이하게 소형화할 수 있다.
본 실시형태에 있어서의 주액실(21)을 보다 상세하게 설명한다.
주액구멍(22)내에는, 일단이 주액실(21)내에 개구하고, 타단이 셀(5)내에 개구하는 중공 파이프(23)가 설치되어 있다. 주액실(21)의 안쪽 측벽으로부터 주액구멍(22)측으로 돌출하여 지지체(24)가 설치되어 있으며 중공 파이프(23)는 지지체 (24)로 지지되는 것에 의해 고정되어 있다. 즉, 중공 파이프(23)는, 주액구멍(22)의 안쪽 측벽과 접촉하지 않도록 배치되어 있다.
이에 따라, 주액구멍(22)내에 있어서, 중공 파이프(23)의 바깥쪽과 안쪽의 2개의 경로가 확보되고, 이들 2개의 경로에 의해서 주액실(21)과 셀(5)이 연통한다.
여기서, 상기와 같은 전지뚜껑(3)을 구비한 본 실시형태의 납축전지(1)로의 전해액의 주액 공정에 대해서 설명한다.
주액 공정에서는, 도 7에 나타내는 주액용기(31)를 이용한다. 도 7은, 도 1에 나타내는 납축전지(1)에 적합하게 이용되는 주액용기(31)의 단면도이다. 주액 용기(31)는, 주액실(21)에 대응하도록, 6개의 용기(33)는, 각각 선단에 개구부 (34a)를 가지며, 개구부(34a)가 동일 방향이 되도록 일렬로 배치되어 일체화된 구조를 가진다. 용기(33)는, 예를 들면 폴리프로필렌 등의 내산성의 합성 수지로 구성되고, 용기(33)내에는 셀(5)에 주액하는 전해액(32)이 수납되어 있다. 그리고, 용기(33)의 개구부(34a)는 내산성의 합성 수지 필름 등으로 이루어지는 시트형상 부재(34b)로 밀봉되어 있다.
여기서, 주액 용기(31)내의 전해액(32)을 셀(5)에 주입하는 상태를 도 8에 나타낸다. 도 8은, 도 1에 나타내는 납축전지(1) 중의 주액실(21)에 주액 용기 (31)를 장착한 상태를 나타내는 단면도(전해액을 주입하는 모습을 나타내는 도면)로서, 도 3에 나타내는 전지뚜껑(3) 중의 주액실(21)의 주요부 단면도(즉, 도 3에 있어서의 B-B선 단면을 나타내는 도면)에 대응하는 도면이다.
각 주액구멍(22)에, 각각 용기(33)의 선단에 위치하는 시트 부재(34b)로 입구밀봉된 개구부(34a)가 대응하도록, 주액 용기(31)를 주액실(21)에 설치한다.
이때, 시트 부재(34b)가, 중공 파이프(23)의 주액실(21)측의 선단에 의해서 찢어져, 각 용기(33)의 선단이 개구한다. 그리고, 용기(33)내의 전해액(32)이 중공 파이프(23)의 안쪽을 통과하여, 셀(5)에 주입된다(도 8에서 화살표 P로 나타나는 경로).
한편, 중공 파이프(23)로 시트형상 부재(34b)를 찢는 작업을 원활하게 실시하기 위해서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 중공 파이프(23)의 주액실(21)측의 선단을 경사시키고 있다.
주액후에는, 주액실(21)에 마개체(25)를 장착하고, 주액구멍(22)을 닫는다.
또한, 본 실시형태에서는, 중공 파이프(23)의 바깥쪽과 주액구멍(22)의 안쪽으로 형성되는 공간 부분에 의해, 셀(5)과 주액실(21)을 연통하는 경로(도 6에 있어서의 화살표 참조)가 형성되고 있다. 주액시에는, 셀(5)내의 공기가 이 경로를 지나 주액실(21)로 이동한 후, 외부에 방출되거나, 또는 용기(33)내로 이동한다.
즉, 셀(5)중의 공기의 전해액(32)으로의 치환(도 8에 나타내는 경로 Q 및 경로 R)과, 용기(33)중의 전해액(32)의 공기로의 치환(도 8에 나타내는 경로 Q)이 이루어진다. 이 때문에, 용기(33)내의 전해액(32)이 셀(5)에 신속하게 이동한다.
셀(5)내에서 공기와 전해액(32)의 치환이 원활하게 이루어지지 않는 경우, 주액속도가 셀(5)내의 극판군에 전해액(32)이 침투하는 속도를 웃돌면, 전해액(32)이 주액실(21)로부터 전지(1)의 외부로 흘러넘치는 경우가 있다. 또한, 용기(33)내에서, 전해액(32)과 공기와의 치환이 원활히 이루어지지 않는 경우, 용기(33)로부터 전해액(32)이 유출하는 속도가 극단적으로 저하하여, 주액에 필요로 하는 시간이 길어진다.
이에 대해서, 본 실시형태에서는, 상기와 같이, 주액구멍(22)내에 있어서의 중공 파이프(23)의 안쪽과 바깥쪽에서 주액실(21)과 셀(5)을 연통하는 경로가 각각 형성되기 때문에, 주액시의 셀내의 공기의 전해액(32)으로의 치환이 원활히 이루어진다. 이에 따라, 주액시에 전해액(32)이 주액실(21)로부터 흘러넘치는 것을 억제할 수 있는 동시에, 주액시간을 단축할 수 있다.
또한, 도 9에 나타낸 바와 같이, 중공 파이프(23)의 바깥쪽에 주액실(21)로 부터 셀(5)을 향하여 홈부(23a)나 칼집(도시하지 않음)을 형성하는 것이 바람직하다. 도 9는, 본 실시형태에 있어서의 주액구멍(22)내에 구비된 중공 파이프(23)의 변형예의 상단 부분을 나타내는 사시도이다. 이러한 구성에 의하면, 도 8에 나타내는 경로 Q를 통과하여, 용기(33)중의 전해액(32)의 공기로의 치환을 보다 원활하게 실시할 수 있다.
이하에, 실시예를 이용하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
≪실시예 1≫
본 실시예에서는, 상기의 실시형태에 있어서의 도 1∼6에 나타내는 구조를 가진 전지뚜껑(3)을 이용한 본 발명의 납축전지 A(12V-6Ah)를 제작하였다.
안전밸브로서 기능하는 평판 형상의 밸브체(13)는, 네오프렌 고무(두께 0.3mm, 국제 고무 경도 60도)를 이용하여 제작하였다. 시트(14)는, 공극율 90%의 EPDM 발포체(두께 2.0mm)를 이용하여 제작하였다. 또한, 전지 제작시에 있어 전지뚜껑(3)에 상판(15)을 고정한 후에 있어서의 압축시의 시트(14)의 두께를 1.4mm로 설정하였다. 따라서, 전지 제작시의 밸브체(13)의 두께 및 시트(14)의 두께의 합은 1.7mm이었다. 또한, 밸브체(13)의 배기실(11)의 바닥부(11a)와의 맞닿는 면에는 실리콘 오일을 도포하였다.
극판군을 제작하기 위해서, Pb-Ca계 합금제의 양극 격자에 이산화납을 포함한 양극 활물질층을 유지하여 양극판을 얻었다. 또한, Pb-Ca계 합금제의 음극 격 자에 납을 포함한 음극 활물질층을 유지하여 음극판을 얻었다. 상기와 같이 해서 얻은 양극판 및 음극판을, 유리 섬유제의 세퍼레이터를 사이에 끼워 교대로 배치하고, 극판군을 제작하였다.
이때, 양극판은 4매, 음극판은 5매 이용하였다.
밸브체(13), 시트(14), 및 상판(15)을 전지뚜껑(3)의 배기실(11)에 설치하였다. 이때, 상판(15)의 둘레가장자리부에 단속적으로 설치된 돌기부와 전지뚜껑 (3)의 단차 부분(11b)을, 초음파용착에 의해 접합하고, 상판(15)을 전지뚜껑(3)에 고정하였다. 돌기부는 단속적으로 설치되기 때문에, 전지뚜껑(3)과 상판(15)의 사이에는 미접합부(16)가 존재하였다. 이 때문에, 셀(5)로부터 배출실(11)에 배출된 가스를, 미접합부(16)를 통하여 배기실(11)로부터 외부로 배출할 수 있었다.
그 후, 전지뚜껑(3)을 전조(2)에 끼워, 상술한 방법으로 주액용기(31)를 이용하여 주액실(21)의 주액구멍(22)으로부터 셀(5)내에 전해액으로서 희황산(비중:1.320)을 주입하였다. 이때, 주액에 필요로 한 시간은 20초간이었다. 주액한 후, 주액실(21)에 마개체(25)를 장착하였다.
≪비교예 1≫
도 10에 나타낸 구조를 가진 전지뚜껑(40)을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 비교예 1의 납축전지 B를 제작하였다.
전지뚜껑(40)은, 실시예 1에서 이용한 전지뚜껑(3)과 달리, 상면에 깊이 8.0mm의 오목부로 이루어진 배기실(41), 및 각 셀에 대응하도록, 그 바닥부에 주액구멍을 겸하는 6개의 배기통(42)(높이:5.0mm, 외경:6.0mm, 내경:3.0mm)를 구비한 다.
상기와 같은 전지뚜껑(40)을 전조(2)에 끼운 후, 배기통(42)에, 외경 2.0mm 및 내경 1.5mm의 선단부를 가진 주액노즐을 삽입하고, 상기 주액노즐을 통하여 셀내에 실시예 1과 같은 전해액을 주액하였다. 이 때, 주액에 필요로 하는 시간은 40초간이었다. 주액속도를 더 높이면, 주액노즐 바깥쪽과 배기통(42)의 틈새로부터 전해액이 흘러 넘치고, 더 이상의 주액시간의 단축은 할 수 없었다.
또한, 주액이 완료한 후, 배기통(42)으로부터 주액노즐을 떼어낼 때에, 주액노즐 선단에 잔존한 전해액의 방울이 배기통(42) 주변에 부착하고 있었다. 한편, 전해액의 부착 정도는 비교적 경미하였다.
그 후, 배기통(42)에 캡형상의 고무 밸브(43)(높이:4.0mm, 외경:7.0 mm, 내경:5.5mm, 천정면의 두께:1.0mm)를 장착하였다. 이 때, 고무 밸브(43)를 구성하는 재료에는 실시예 1의 밸브체(13)와 동일한 재료를 이용하고, 고무 밸브(43)의 배기통(42)에 밀착시키는 면에는 실리콘 오일을 도포하였다. 고무 밸브(43)를 덮는 상판(45)을 초음파용착에 의해 전지뚜껑(40)에 접합하였다.
한편, 캡형상의 고무 밸브(43)를 배기통(42)에 장착하므로, 상판(45)을 제외한 배기통(42)의 기초부로부터 고무 밸브(43)의 상면까지의 높이 치수는, 배기통 (42)의 높이 5.0mm와 고무 밸브(43)의 천정면의 두께 1.0mm와의 합이며, 6.0mm였다.
≪비교예 2≫
도 11에 나타내는 구조를 가진 전지뚜껑(50)을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 비교예 2의 납축전지 C를 제작하였다.
전지뚜껑(50)은, 실시예 1에서 이용한 전지뚜껑(3)과 달리, 주액실(21) 및 마개체(25)를 갖지 않는 구조를 가지며, 배기실(51)내의 배기구멍(52)이 주액구멍을 겸하고 있다. 배기실(51)의 내부의 구성은, 실시예 1의 배기실(11)의 내부의 구성과 동일하게 하였다.
상기와 같은 전지뚜껑(50)을 끼운 후, 배기구멍(52)에, 외경 2.0mm 및 내경 1.5mm의 선단부를 가진 주액노즐을 삽입하고, 상기 주액 노즐을 통해 셀내에 실시예 1과 동일한 전해액을 주액하였다. 이 때, 주액에 필요로 하는 시간은 40초간이었다. 주액속도를 더 높이면, 주액노즐과 배기구멍(52)과의 틈새로부터 전해액이 흘러 나와, 더 이상의 주액시간의 단축은 할 수 없었다.
또한, 주액이 완료한 후, 배기구멍(52)으로부터 주액노즐을 떼어낼 때에, 주액노즐 선단에 잔존한 전해액의 방울이 배기구멍(52) 주변에 부착하고 있었다. 한편 배기통(42)이 높이를 가지는 비교예 1에 비해, 배기구멍(52) 주변의 전해액의 부착 정도가 컸다.
그 후, 배기구멍(52)을 덮는 밸브체(53)를, 배기실(51)의 바닥부에 맞닿게 하여 배치하였다. 그 다음에 밸브체(53)상에 시트(54)를 배치하고, 시트(54)상에 상판(55)을 배치하여, 초음파용착에 의해 전지뚜껑(50)에 접합하여, 납축전지 C를 얻었다.
≪비교예 3≫
도 12에 나타내는 구조를 가진 전지뚜껑(60)을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 비교예 3의 납축전지 D를 제작하였다.
전지뚜껑(60)은, 실시예 1에서 이용한 전지뚜껑(3)과 달리, 도 10에 나타내는 비교예 1의 전지뚜껑(40)에 있어서의 배기실(41)내의 구조를 가진다.
먼저, 배기실(61)의 바닥면에 설치된 배기통(62)에 캡형상의 고무 밸브(63)를 장착하였다 . 이 때, 고무 밸브(63)의 배기통(62)에 밀착시키는 면에, 실리콘 오일을 도포하였다. 고무 밸브(63)를 덮는 상판(65)을, 초음파용착에 의해 전지뚜껑(60)에 접합하였다.
상판(65)을 제외한 배기통(62) 기초부로부터 고무 밸브(63)의 상면까지의 높이 치수는, 배기통(62)의 높이 치수 5.0mm와 고무 밸브(63)의 천정면의 두께 1.0mm과의 합으로서, 6.0mm이었다.
또한, 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 주액구멍(도시하지 않음) 및 중공 파이프(73)를 가진 주액실(71)로부터, 실시예 1과 같은 전해액을 셀내에 주입하였다. 주액에 필요로 한 시간은 20초간이었다. 주액한 후, 주액실(71)에 마개체(75)를 장착하였다.
[평가 시험]
실시예 1 및 비교예 1∼3에서 제작한 납축전지 A∼D를 각각 3개씩 제작하고, 각 납축전지를 1.2A의 정전류로 1시간 충전하였다.
그리고, 각 납축전지에 대하여, 이하의 방법으로, 안전밸브의 밸브개방압 및 밸브폐쇄압을 계측하였다. 양극 단자를 구비한 셀에 인접하는 셀(즉 양극단자측으로부터 2번째에 위치하는 셀)에 대응하는 전조의 측면 부분에 관통구멍을 형성하 고, 관통구멍에 튜브를 개재하여 공기압축기를 접속하였다. 셀 내압은, 공기압축기와 관통구멍의 사이에 설치된 압력계에 의해 측정하였다.
공기압축기에 의해 셀내를 가압하였다. 이 때, 셀 내압은 피크치를 나타냈다. 셀 내압이 피크치에 도달하면, 안전밸브의 밸브개방 동작에 의해 셀내에서 외부로 가스가 배출되기 때문에, 셀 내압은 그 이상으로는 상승하지 않았다. 이 셀 내압의 피크치를 밸브개방압으로 하였다.
또한, 셀 내압이 피크치에 도달한 후, 공기압축기를 정지하였다. 안전밸브가 열려 있기 때문에, 가스의 배출에 의해 셀 내압이 저하하였다. 그 후, 셀 내압이 어느 값까지, 저하하면, 안전밸브의 밸브폐쇄동작에 의해, 셀 내압의 저하가 멈추고, 셀 내압이 안정되었다. 이 안정된 상태의 셀 내압의 값을 밸브폐쇄압으로 하였다.
결과를 표 1에 나타냈다.
그 후, 2.5A의 전류치로 1시간 정전류 방전하고, 그 후 14.4V의 정전압으로 최대 전류 2.5A로 충전하는 공정을 반복하여, 사이클 시험을 실시하였다. 방전 전압이 10.5V에 도달한 시점을 수명으로 하였다.
납축전지 A∼D중에서, 전지 C의 사이클 수명이 가장 짧고, 425사이클째에서 방전 전압이 10.5V까지 저하하여, 수명이 되었다. 거기서, 납축전지 A∼D의 충방전 사이클 시험을 각각 425사이클까지 행하고, 사이클 시험후에, 안전밸브의 밸브개방압 및 밸브폐쇄압을 상기와 동일하게 하여 재차 계측하였다. 결과를 표 1에 나타냈다.
한편, 표 1에는, 충방전 사이클전의 밸브개방압 및 밸브폐쇄압에 대한, 충방전 사이클후의 밸브개방압 및 밸브폐쇄압의 변화량(즉, {충방전 사이클후의 밸브개방압-충방전 사이클전의 밸브개방압} 및 {충방전 사이클후의 밸브폐쇄압-충방전 사이클전의 밸브폐쇄압})도 나타내었다.
[표 1]
밸브압(kPa)
충방전사이클전 충방전사이클후 충방전사이클 전후의 변화량
밸브 개방압 밸브 폐쇄압 밸브 개방압 밸브 폐쇄압 밸브 개방압 밸브 폐쇄압
실시예 1 납축전지 A 1 20.6 11.7 22.6 11.4 2.0 -0.3
2 20.2 12.0 22.3 11.7 2.1 -0.3
3 20.3 11.6 21.6 11.5 1.3 -0.1
비교예 1 납축전지 B 1 20.4 12.0 28.3 12.7 7.9 0.7
2 19.7 12.4 29.2 12.0 9.5 -0.4
3 20.8 12.0 30.5 11.1 9.7 -0.9
비교예 2 납축전지 C 1 20.7 11.5 38.0 7.6 17.3 -3.9
2 20.0 11.7 39.0 9.7 19.0 -2.0
3 19.6 12.1 43.3 8.7 23.7 -3.4
비교예 3 납축전지 D 1 20.8 11.7 26.7 11.2 5.9 -0.5
2 20.3 12.4 28.0 12.6 7.7 0.2
3 20.4 11.6 26.0 12.1 5.6 0.5
납축전지 A∼D는, 모두 충방전의 반복에 따라서 밸브개방압이 상승하는 경향을 나타냈다. 실시예 1의 납축전지 A는, 비교예 1∼3의 납축전지 B∼D보다, 사이클 시험 전후에 있어서의 밸브개방압의 상승폭은 작은 것을 알 수 있었다. 또한, 동일 사양의 전지간에 있어서의 밸브개방압의 상승폭의 편차, 납축전지 A는 납축전지 B∼D와 비교해서 작은 것을 알 수 있다. 밸브개방압의 상승은, 일반적으로 밸브체와 배기실의 바닥부와의 밀착에 의해 발생하지만, 납축전지 A정도의 밸브개방압의 상승은, 전지 성능에 영향을 주지 않는다.
본 발명의 실시예 1의 납축전지 A는, 비교예의 납축전지 B∼D와 비교해서, 충방전 사이클시에 있어서 안정된 밸브개방압과 밸브폐쇄압을 가지며, 높은 신뢰성을 나타냈다.
한편, 충방전 사이클에 있어서 조기 수명이 된 납축전지 C는, 납축전지 A, B 및 D에 비해서 밸브개방압이 대폭 상승하였다. 또한, 납축전지 C에서는, 밸브개방압 및 밸브폐쇄압의 편차가 컸다. 이것은, 배기구멍(52) 주변에 전해액이 부착한 상태에서, 밸브체(13)를 배기실(51)의 바닥부에 밀착시켰기 때문이라고 생각된다.
또한, 납축전지 C는, 전지 A, B 및 D와 비교해서 충방전 사이클 전후에 있어서의 밸브폐쇄압의 저하폭이 큰 것을 알 수 있었다. 이로부터, 납축전지 C가 조기 수명이 된 원인은, 밸브폐쇄압이 대폭 저하하여, 대기중의 산소가 셀내에 들어간 것에 의해 음극판이 열화했기 때문이라고 생각된다.
납축전지 C에 있어서 밸브폐쇄압이 대폭 저하한 메카니즘을 아래에 설명한다.
밸브체(53)가 배기실(51)의 바닥부에 달라붙는 것에 의해, 일단은, 밸브개방압이 비정상으로 상승한다. 이 상태로 밸브개방하면, 밸브체(53)가 배기실(52)의 바닥부로부터 박리할 때에, 밸브체(53)와 배기실(51)의 바닥부와의 박리면의 평활성이 손상된다. 이 때문에, 밸브체(53)와 배기실(51)의 바닥부와의 밀착성이 나빠진다.
납축전지 B 및 납축전지 D는, 납축전지 A와 비교해서, 밸브개방압의 상승폭이 증대하였다. 또한, 납축전지 C와 납축전지 D의 사이에 있어서의 밸브개방압의 상승폭의 차이는, 납축전지 A와 납축전지 C의 사이에 있어서의 밸브개방압의 상승폭의 차이보다 작았다. 이로부터, 배기실 바닥면에 형성된 배기구멍을 평판 형상의 밸브체로 덮는 구성은, 캡형상의 고무 밸브를 배기실내에 설치된 배기통에 장착하는 구성과 비교해서, 배기실과는 별도로 주액구멍을 가진 주액실을 마련하는지의 여부의 차이가, 충방전의 반복에 따른 밸브개방압의 상승에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다.
납축전지 B 및 납축전지 D에서는, 배기통에 의해서 잘아늘여진 캡형상 고무 밸브의 복원력으로 배기통이 체결되는 것에 의해 기밀이 유지된다. 고무 밸브는 항상 인장력이 가해진 상태에서 동작한다. 한편, 납축전지 A 및 납축전지 C에서는, 밸브체와 밸브체상에 배치된 탄성체의 누르는 힘에 의해서 기밀이 유지된다. 밸브체는 항상 압축력이 가해진 상태에서 동작한다. 이와 같이, 안전밸브로의 응력이 가해지는 쪽의 차이가, 납축전지 A가, 납축전지 B 및 납축전지 D와 안전밸브의 밸브개방압과 밸브폐쇄압의 거동이 다른 요인의 하나라고 생각된다.
밸브체와 시트의 두께를 합계한 치수가 1.70mm인 실시예 1의 납축전지 A에서는, 배기통의 기초부로부터 고무 밸브의 상면까지의 치수가 6.00mm인 비교예 1의 납축전지 B 및 비교예 3의 납축전지 D와 비교하여, 전지뚜껑의 높이 치수의 저감, 즉 소형화가 가능하다. 또한, 전지의 높이를 동일 치수로 하여, 전지뚜껑의 높이를 저감한 만큼(예를 들면, 6.00mm-1.70mm=4.30mm)만, 전조의 높이 치수를 크게 하여, 극판의 높이 치수를 크게 할 수 있기 때문에, 납축전지를 고용량화할 수 있다. 게다가 본 발명의 실시예 1의 납축전지 A에서는, 주액에 필요로 하는 시간이 짧기 때문에, 납축전지의 생산성이 향상한다.
본 발명의 제어 밸브식 납축전지는, 소형화나 고용량화가 가능하고, 또한 높은 신뢰성을 가지며, 자동이륜차용이나 백업용 등의 각종 기기의 전원에 적합하게 이용된다.

Claims (5)

  1. 양극판, 음극판, 상기 양극판과 상기 음극판의 사이에 배치된 세퍼레이터, 및 전해액을 포함한 극판군과; 개구부, 및 상기 극판군을 수납하는 복수의 셀을 구비한 전조(電槽;battery jar)와; 상기 개구부에 장착된 전지뚜껑을 구비한 제어 밸브식 납축전지로서,
    상기 전지뚜껑은, 배기실과 주액실을 구비하고,
    상기 배기실은, 상기 배기실의 바닥부에 설치되고 또한 상기 셀에 연통하는 배기구멍과, 상기 배기실의 바닥부에 맞닿아 상기 배기구멍을 덮는 평판 형상의 밸브체와, 상기 밸브체상에 배치된 탄성을 가진 시트와, 상기 전지뚜껑에 고정되고 또한 상기 시트를 덮는 상판을 구비하고,
    상기 주액실은, 상기 주액실의 바닥부에 설치되고 또한 상기 셀에 연통하는 주액구멍과, 상기 주액구멍을 폐색하는 마개체를 구비한 것을 특징으로 하는 제어 밸브식 납축전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시트는, 연속 기포를 가진 스펀지체로 구성되어 있는 제어 밸브식 납축전지.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밸브체 중 상기 배기실의 바닥부에 맞닿는 면에, 오일이 도포되어 있는 제어 밸브식 납축전지.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 주액구멍내에, 상기 주액실과 상기 셀을 연통하는 중공 파이프가 배치되어 있는 제어 밸브식 납축전지.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 셀에 대응하여 상기 주액실을 복수 구비하고,
    상기 마개체는, 상기 복수의 주액실을 일괄하여 덮는 단일의 부재로 구성되어 있는 제어 밸브식 납축전지.
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