(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電槽蓋に螺着されたとき電槽外に位置する頭部に排気孔を設け、電槽内に位置する筒状体内を通気用間隙を設けた複数の防沫板によって上下方向に複数の空間に仕切ることにより電解液の溢液を防止すると共に、前記通気用間隙を通じて筒状体内から頭部の排気孔に向けて連通する排気ルートにより電槽内ガスを排気する鉛蓄電池用液口栓において、
前記筒状体の下端開放部を閉じて下部側面に排気スリットを形成すると共に、前記防沫板が、筒状体の中心線から両側に対称的に上向き傾斜の防沫板と、筒状体の中心線から両側に対称的に下向き傾斜の防沫板とを、前記中心線が同一鉛直線上に位置するように鉛直方向に交互に配置することにより筒状体内を複数の空間に仕切り、各防沫板の傾斜最下部に隣接空間との間を接続する通気用間隙が形成されてなることを特徴とする鉛蓄電池用液口栓。
【請求項２】
排気スリットが、相対向する両側面に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池用液口栓。
【請求項３】
排気スリットの直上に配設された防沫板に形成された間隙の方向が、排気スリットから流入する流体の流入方向と直交する方向に配設されてなることを特徴とする請求項１または２記載の鉛蓄電池用液口栓。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池の液口栓からの溢液防止性能を向上させた鉛蓄電池用液口栓に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車構造の複雑化やエレクトロニクス化はエンジンルーム内の過密度を上昇させ、四輪駆動車に代表されるレジャービークルの増加は、悪路走行に伴う過激な振動や衝撃を受ける機会を増加させ、エンジンルーム内に搭載される蓄電池により高度な性能を要求している。特に、悪路走行の機会の多い自動車に搭載される鉛蓄電池には、振動による液口栓からの電解液の溢液防止に対する性能向上が望まれており、過密度の増したエンジンルームに搭載するためにも重要な要素となっている。
【０００３】
鉛蓄電池における溢液防止の構造を備えた従来技術になる液口栓として、図４に示す特開昭６２−１９３０５８号公報に開示された構造、図５に示す特開昭６２−２３２８５３号公報に開示された構造が知られている。
【０００４】
図４に示す従来構成では、液口栓の筒部３０内を水平方向に対して２０°以上の傾斜を有する防沫板３１により、少なくとも３室以上に分割すると共に、筒部３０の最下部に設けられた排気スリット３２から液口栓頭部の排気孔３３にいたる排気通路が１８０度ずつずれた構造に形成されている。この構成により、筒部３０内に入り込んだ電解液が排気孔３３にまで上昇して溢れる以前に底部方向に還流させるため溢液が防止される。
【０００５】
また、図５に示す従来構成では、液口栓の筒部３７内に上部から通気用の微孔を有する防爆フィルタ３４、その下部を４室に分割する４枚の防沫板３５が配置され、排気孔３８及び排気スリット３９の上部は前記防沫板３５で塞がれている。この構成により、排気孔３８または排気スリット３９から筒部３７内に入り込んだ電解液は防爆フィルタ３４まで上昇することが抑えられ、防沫板３５の傾斜により底部方向に還流させるため、防爆フィルタ３４の通気性を損なうことなく溢液を防止することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構成になる鉛蓄電池の液口栓は、ＪＩＳ等の鉛蓄電池関連規格に規定された耐振動性能が垂直方向のみの評価であるため、これに対応させて垂直方向の振動に対する溢液防止を重視した構造となっている。そのため、悪路走行等により生じる水平方向の振動に対する溢液防止性能に関しては満足できる性能が得られていない。
【０００７】
四輪駆動車による悪路走行の実車測定に基づく振動成分をランダム振動解析により求めたところ、主な振動成分は垂直方向に加え、前後左右の水平方向の振動が比較的高いレベルで存在することが判明した。この水平方向の振動に対する溢液防止性能について試験を行った結果でも、上記従来構成になる鉛蓄電池の液口栓の構造では、要求を満たせないことが判明した。
【０００８】
特に、電解液の液面高さが、過補水された場合や温度上昇等により規定高さより高くなっている場合に、水平方向振動による溢液防止性能の低下が著しく、水平方向振動による有効な溢液防止構造の液口栓が求められている。
【０００９】
本発明は、悪路走行時の振動条件で得られた結果に基づき、水平方向の振動成分を含めた厳しい振動に対しての溢液防止の信頼性を高めた鉛蓄電池用液口栓を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電槽蓋に螺着されたとき電槽外に位置する頭部に排気孔を設け、電槽内に位置する筒状体内を通気用間隙を設けた複数の防沫板によって上下方向に複数の空間に仕切ることにより電解液の溢液を防止すると共に、前記通気用間隙を通じて筒状体内から頭部の排気孔に向けて連通する排気ルートにより電槽内ガスを排気する鉛蓄電池用液口栓において、前記筒状体の下端開放部を閉じて下部側面に排気スリットを形成すると共に、前記防沫板が、筒状体の中心線から両側に対称的に上向き傾斜の防沫板と、筒状体の中心線から両側に対称的に下向き傾斜の防沫板とを、前記中心線を同一鉛直線上に配置して鉛直方向に交互に配置することより筒状体内を複数の空間に仕切り、各防沫板の傾斜最下部に隣接空間との間を接続する通気用間隙が形成されてなることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、筒状体内に筒状体の中心線から対称的に上向き傾斜した防沫板と下向き傾斜した防沫板とを、中心線が同一鉛直線上になるように交互に配置し、傾斜の最下部に通気用間隙を形成すると、その通気用間隙は９０度づつずれた位置に配置されることになる。従って、通気用間隙から上昇しようとする電解液は通気用間隙の直上を覆う防沫板で阻止される。この状態が複数層で繰り返されるので、激しい振動により上昇しようとする電解液の上昇エネルギーは減衰し、溢液を抑えることができる。また、電解液が上昇しても傾斜により通気用間隙から流下するので、最上部にまで上昇することが抑えられる。この通気用間隙により、排気スリットから頭部の排気孔へ通じる電槽内ガスの排気ルートが形成される。
【００１２】
上記構成における排気スリットは、相対向する両側面に形成することにより、一方から筒部内に流入した電解液が他方に抜けやすいので、筒状体内を上昇することが抑えられる。
【００１３】
また、排気スリットの直上に配設された防沫板に形成された間隙の方向が、排気スリットから流入する流体の流入方向と直交する方向に配設することにより、排気スリットから流入した電解液が上昇できる間隙は９０度ずれた位置にあり、対向位置に形成された排気スリットの構造と相まって上昇する以前に反対方向の排気スリットから抜け出ることになり、筒状体内を上昇することが抑えられ溢液が防止される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る鉛蓄電池用液口栓（以下、液口栓と略記する）の構成を示す平面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【００１５】
図１において、液口栓１は、頭部１ａと筒部１ｂとが一体的に形成された本体部（筒状体）２内に、防沫板構造体３を収容して構成される。この液口栓１は、本体部２に設けられたネジ部９により鉛蓄電池の電槽蓋に螺着され、電槽の外部に頭部１ａ、電槽の内部に筒部１ｂが位置するように取り付けられる。前記ネジ部９の上部には鍔部８が形成され、この鍔部８とネジ部９との間にパッキン１１がはめ込まれており、螺着時の密閉封止を確保する。
【００１６】
この液口栓１の内部構造について、図２、図３を参照して説明する。図２は図１（ａ）に示すＹ−Ｙ線での断面図、図３（ａ）は防沫板構造体のＹ軸方向側面図、同（ｂ）（ｃ）は各防沫板の平面図である。
【００１７】
図２において、本体部２は、下端開放の円筒状に形成されており、円筒内に防沫板構造体３を収容することにより、下端開放部は防沫板構造体３の蓋体１３により封止される。本体部２の下部には、Ｙ軸線上の対向位置に排気スリット４、４が形成され、円筒内と電槽内とが通じている。この排気スリット４、４から後述する各防沫板に形成された間隙（通気用間隙）を通じて、頭部１ａに設けられた排気孔５、５にガス排気ルートが形成されており、電槽内に発生したガスを排気することができる。
【００１８】
防沫板構成体３は、その下方から、本体部２の下部開放を閉じる円形の蓋体１３と、Ｘ軸方向の中心線から両側に上向きの傾斜角度を有する第１防沫板１５と、Ｘ軸方向の中心線から両側に下向きの傾斜角度を有する第２防沫板１６と、Ｘ軸方向の中心線から両側に上向きの傾斜角度を有し、支柱１２側に垂直部１４、１４を設けた第３防沫板１７と、最上部に水平面を有する第４防沫板１８とが、本体部２の中心位置に配置された支柱１２に支持されて構成されている。
【００１９】
前記第１防沫板１５及び第３防沫板１７は、Ｘ軸方向の中心線から両側に対称的に上向き傾斜した面の最下部を切り欠いて間隙が形成されるので、図３（ｃ）に示すように、この間隙により、それぞれ第１防沫板１５は半円形の１５ａ、１５ｂとに、第２防沫板１７は半円形の１７ａ、１７ｂとに分割されて形成され、半円形の周縁部は本体部２の内壁面２ａに接している。
【００２０】
また、第２防沫板１６及び第４防沫板１８は、Ｘ軸方向の中心線から両側に対称的に下向き傾斜した面の最下部に間隙を形成するため、図３（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に平行な両側円周部がそれぞれ切り欠かれて、本体部２の内壁面２ａとの間に間隙が形成されている。図３（ｃ）に示す防沫板形状と図３（ｂ）に示す防沫板形状とが、中心線を同一鉛直線上に一致させて鉛直方向に交互に配置されることにより、それぞれの間隙の上部は防沫板で覆われ、間隙の位置が９０度づつずれた状態に配置されることになる。
【００２１】
上記構成により、電槽内からの排気流路は、図２に破線矢印で示すように、排気スリット４、４から、第１防沫板１５ａ、１５ｂ間の間隙、第２防沫板１６の両側の間隙、第３防沫板１７ａ、１７ｂ間の間隙、第４防沫板１８の両側の間隙に、９０度づつずれた方向で本体部２の上部に通じ、排気孔５、５から外部に通じるように形成される。尚、排気孔５、５下の空間１０は、微孔を備えた防爆フィルタを嵌合させるスペースである。
【００２２】
上記排気流路の形成構造は、電解液の溢液防止に効果的に作用する。この溢液防止の作用について以下に説明する。
【００２３】
上記構成になる液口栓１は、電槽蓋に取り付けられたとき、その下端部が電解液の規定液面と同一か、やや上になるように設定されており、振動により液面が揺れたとき、波状電解液や電解液の飛沫が排気スリット４、４から本体部２内に侵入する。また、傾きや過補水による液面上昇によっても侵入は発生する。
【００２４】
まず、排気スリット４、４は側面の対向位置に形成されているので、垂直方向振動による電解液の侵入は少ない。水平方向振動における方向性のある飛沫電解液や波状電解液は反対側に抜けやすく、電解液が上昇することが少なくなる。この排気スリット４、４の形成方向（Ｙ軸方向）の支柱１２の幅は狭く、通過する電解液に対する抵抗を少なくしている。また、排気スリット４、４の直上に位置する第１防沫板１５ａ、１５ｂは、排気スリット４、４に対して下向き傾斜で対しているので、排気スリット４、４間の流れに対する抵抗が少なく、流入方向を下向きに変えるので、電解液の上昇が抑えられる。更に、排気スリット４、４の方向に対して第１防沫板１５ａ、１５ｂ間の間隙は、９０度ずれた位置に形成されているので、排気スリット４、４の対向位置配置と相まって電解液が上昇するには９０度回り込む必要があり、間隙から侵入することは少なくなる。
【００２５】
激しい振動により第１防沫板１５ａ、１５ｂ間の間隙を通じて上昇した電解液は、この間隙の上部で本体部２の内壁に当接する第２防沫板１６で抑えられる。
【００２６】
この第２防沫板１６が本体部２の内壁２ａとの間で形成する間隙に回り込んで更に上昇した電解液も、第３防沫板１７ａ、１７ｂにより間隙の上部が覆われ、更に垂直部１４、１４が第３防沫板１７ａ、１７ｂ間の間隙への回り込みを阻止するので、最上部の第４防沫板１８まで上昇するには、相当大きな上昇エネルギーが必要である。このように各層で段階的にエネルギーの分散、減衰が図られるので、エネルギーが減衰した時点で電解液は各防沫板の下向き傾斜面から間隙に落ちて還流することになる。
【００２７】
また、排気スリット４、４から本体部２内に侵入した電解液が上昇するための通路は、第１の防沫板１５ａ、１５ｂ間の間隙となるが、その上は下向き傾斜の第２の防沫板１６で覆われており、ここから更に上昇するためには、上昇エネルギーは下向き傾斜による減衰、左右に振り分けられる分散による減衰、次の間隙位置が９０度ずれた方向にあることによる減衰を受け、液体として上昇することはでき難い。飛沫として気体状になった飛沫電解液は電槽内の気体の動きに同調して上昇しても、気体が速い流速で上昇できるだけの流路はなく、上昇エネルギーの低い状態では比重の大きい電解液成分は下向き傾斜面から間隙を通じて還流する。更に、上昇エネルギーを減衰させる同様の構造が複数段に形成されているので、最上部の第４の防沫板１８にまで達する上昇は、よほど過酷な条件でない限り抑えられる。
【００２８】
上記溢液防止構造の効果を確認すべく、図５に示した従来構成になる液口栓との比較対象試験を行った結果を、図６、図７に示す。本試験は、ＪＩＳ−５５Ｂ２４で規定された鉛蓄電池の液面高さと振動周波数毎の正弦波形による単振動評価法振動試験で実施したものである。尚、加振条件は車両搭載時を想定し、１４．５Ｖの定電圧充電をしながら最も振動の大きい領域を代表して５〜５０Ｈｚの範囲で正弦波振動により溢液の有無を調査し溢液限界を測定した。尚、各図は各周波数測定点で加速度Ｇを上昇させたとき、溢液が発生した加速度値をプロットしてグラフ化したもので、加速度Ｇは該当周波数による振幅に相当する。
【００２９】
図６は本実施形態になる液口栓１を用いた試験結果を示すグラフ、図７は従来構成になる液口栓を用いた試験結果を示すグラフで、実線表示は電解液の液面を規定液面高さにした状態、破線表示は液面が規定液面高さより＋１０ｍｍ高い過補水状態である。尚、本実施形態になる液口栓１には、従来構成のものと同様の防爆構造を有する防爆フィルタを図２（ａ）に示すスペース１０に装着して同一条件とした。
【００３０】
図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、上下方向の振動による溢液限界は、加振機の限界である加速度１０Ｇまで実施したが、本実施形態の構成と従来構成とに大きな差はなく、極めて高い溢液防止の効果が示されている。
【００３１】
しかし、前後方向の振動による溢液限界では、図７（ｂ）に示すように、従来構成では振動周波数２５Ｈｚで加速度６Ｇ以上のとき溢液が発生し、液面が１０ｍｍ高い状態では、振動周波数１５Ｈｚで加速度２Ｇのとき溢液が発生した。これに対して、本実施形態の構成では、図６（ｂ）に示すように、振動周波数３５Ｈｚで加速度１０Ｇ以上が溢液限界であり、液面が１０ｍｍ高い状態では、振動周波数２５Ｈｚで加速度７Ｇが溢液限界となり、大幅に溢液防止性能が向上している結果が得られた。
【００３２】
更に、左右方向の振動に対する溢液限界では、図７（ｃ）に示すように、従来構成では振動周波数２５Ｈｚで加速度５Ｇ以上のとき溢液が発生し、液面が１０ｍｍ高い状態では、振動周波数１５Ｈｚで加速度２Ｇのとき溢液が発生した。これに対して、本実施形態の構成では、図６（ｃ）に示すように、振動周波数３５Ｈｚで加速度９Ｇが溢液限界であり、液面が１０ｍｍ高い状態では、振動周波数３０Ｈｚで加速度７Ｇが溢液限界となり、大幅に溢液防止性能が向上している結果が得られた。
【００３３】
上記試験結果からもわかるように、本実施形態になる液口栓１の構成は、水平方向の振動に対しての溢液防止性能が従来構成に比して大幅に向上している。この溢液防止性能は、四輪駆動車のように悪路走行の機会の多い自動車に搭載しても、溢液を発生させない性能を備えたものといえる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、筒状体内に筒状体の中心線から両側に対称的に上向き傾斜した防沫板と下向き傾斜した防沫板とを鉛直線上の同一線上に交互に配置し、傾斜の最下部に通気用間隙を形成すると、その通気用間隙は各段毎に９０度づつずれた位置に配置されることになる。従って、通気用間隙から上昇しようとする電解液は通気用間隙の直上を覆う防沫板で阻止される。この状態が複数層で繰り返されるので、激しい振動により上昇しようとする電解液が最上部にまで達することは難しく溢液を抑えることができる。また、電解液が上昇しても傾斜により通気用間隙から流下還流されるので、最上部にまで上昇して溢液することが抑えられる。前記通気用間隙が形成されることにより、排気スリットから頭部の排気孔へ通じる排気ルートが形成され、電解液の溢液を防止しつつ電槽内ガスを排気させることができる。この構成により、垂直方向の振動だけでなく、水平方向の振動に対しても効果的に溢液を防止する鉛蓄電池の液口栓が提供される。
【００３５】
上記排気スリットは、相対向する両側面に形成することにより、一方から筒部内に流入した電解液が他方に抜けやすいので、筒状体内を上昇することが抑えられ、また、排気スリットの直上に配設された防沫板に形成された間隙の方向が、排気スリットから流入する流体の流入方向と直交する方向に配設することにより、排気スリットから流入した電解液が上昇できる間隙は９０度ずれた位置にあり、対向位置に形成された排気スリットの構造と相まって上昇する以前に反対方向の排気スリットから抜け出ることになり、筒状体内を上昇することが抑えられ溢液が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る鉛蓄電池用液口栓の構成を示す平面図（ａ）とＹ軸方向側面図（ｂ）である。
【図２】同上鉛蓄電池用液口栓のＹ−Ｙ線断面図である。
【図３】同上鉛蓄電池用液口栓を構成する防沫板構造体のＹ軸方向側面図（ａ）と各防沫板の平面図（ｂ）（ｃ）である。
【図４】第１の従来構成に係る鉛蓄電池の液口栓の構成を示す断面図である。
【図５】第２の従来構成に係る鉛蓄電池の液口栓の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る鉛蓄電池用液口栓の上下方向（ａ）、前後方向（ｂ）、左右方向（ｃ）の振動による溢液防止性能の試験結果を示すグラフである。
【図７】従来構成に係る鉛蓄電池用液口栓の上下方向（ａ）、前後方向（ｂ）、左右方向（ｃ）の振動による溢液防止性能の試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  鉛蓄電池用液口栓
２  本体部（筒状体）
３  防沫板構造体
４  排気スリット
５  排気孔
１２  支柱
１３  蓋体
１４  垂直部
１５、１５ａ、１５ｂ  第１防沫板
１６  第２防沫板
１７、１７ａ、１７ｂ  第３防沫板
１８  第４防沫板
【図１】
0003615895.tif 000002
【図２】
0003615895.tif 000003
【図３】
0003615895.tif 000004
【図４】
0003615895.tif 000005
【図５】
0003615895.tif 000006
【図６】
0003615895.tif 000007
【図７】
0003615895.tif 000008