(57)【要約】【課題】  鉛電池の温度を管理して、再生処理時間を短縮できる鉛電池再生装置および鉛電池再生方法を提供する。【解決手段】  本発明の鉛電池再生装置１０は、鉛電池１１に直流パルス電流を流して電極表面の硫酸鉛層を除去するパルス電流発生手段１４を有する鉛電池再生装置１０において、通電中の鉛電池１１の温度を直接測定する温度計測手段１５と、パルス電流発生手段１４および温度計測手段１５に接続され、温度計測手段１５により計測された鉛電池１１の温度と設定温度との差に応じて、直流パルス電流の波形を変化させ、鉛蓄電池の温度を設定温度に収束させる電流制御手段１６とを備えている。鉛電池再生方法は、鉛電池再生装置１０を用いて、鉛電池１１の温度を連続的または定期的に測定し、鉛電池１１の温度と設定温度との差に応じて、鉛電池の温度を設定温度に収束させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛電池に直流パルス電流を流して電極表面の硫酸鉛層を除去するパルス電流発生手段を有する鉛電池再生装置において、
通電中の前記鉛電池の温度を直接測定する温度計測手段と、
前記パルス電流発生手段および前記温度計測手段に接続され、前記温度計測手段により計測された前記鉛電池の温度と設定温度との差に応じて、前記パルス電流発生手段から出力される前記直流パルス電流の波形を変化させ、前記鉛蓄電池の温度を設定温度に収束させる電流制御手段とを備えていることを特徴とする鉛電池再生装置。
【請求項２】
前記電流制御手段は、前記パルス電流の電流ピーク値、パルス幅、繰返し周波数または間歇周期を変化させる機能を有していることを特徴とする請求項１に記載の鉛電池再生装置。
【請求項３】
通電中の前記鉛電池を冷却する冷却手段を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の鉛電池再生装置。
【請求項４】
前記温度計測手段は、前記鉛電池のセル内の電解液に浸漬される温度センサまたはセルの外側に取り付けられる温度センサであることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の鉛電池再生装置。
【請求項５】
鉛電池に直流パルス電流を流して電極表面の硫酸鉛層を除去するパルス電流発生手段と、通電中の前記鉛電池の温度を直接測定する温度計測手段と、前記パルス電流発生手段および前記温度計測手段に接続された電流制御手段とを有する鉛電池再生装置を用いた鉛電池再生方法であって、
前記温度計測手段を用いて前記鉛電池の温度を連続的または定期的に測定し、測定した温度と設定温度との差に応じて、前記直流パルス電流の波形を変化させ、前記鉛蓄電池の温度を設定温度に収束させることを特徴とする鉛電池再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動用や非常用電源等の用途に多く用いられている鉛電池の容量を回復させる鉛電池再生装置および鉛電池再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛電池は、自動車の始動用をはじめフォークリフトやゴルフカートの駆動用、通信設備やコンピュータ、生産ラインの非常用電源として多く用いられている。鉛電池は、その仕様、使用条件や環境によっても異なるが、２〜５年で寿命と判断される。劣化した鉛電池は廃棄物として処分されるが、大きな環境負荷となっており、また、新品に交換するためのコストも大きく、所有者の負担になっている。
【０００３】
鉛電池の電極は、表面に多数の細孔を有する海綿状に形成されており、この構造によって表面積を大きくして容量を高めている。鉛電池に充放電を繰り返すと、電極表面に不活性な硫酸鉛（ＰｂＳＯ４）が析出し堆積して硫酸鉛層が形成され、細孔を塞いでしまうため、電極の表面積が小さくなり容量が減少する。この鉛電池の容量を回復させてリサイクルする方法が従来より考案されている。
【０００４】
従来、鉛電池の容量を回復させる方法として、鉛電池に高周波のパルス電流を流して電極表面の硫酸鉛層を除去する方法が知られている。例えば、特許文献１の鉛蓄電池の再生方法は、直流パルス電流を鉛蓄電池の陽極から陰極に向かって流すことにより電極表面に析出した硫酸鉛を減少させる第１工程と、炭素懸濁液を電解液に用いて鉛蓄電池の陽極を活性化する第２工程とを含んでいる。
【０００５】
鉛電池に高周波のパルス電流を加えると、電極表面の硫酸鉛が電解液中に溶け出す。パルス電流を数時間から十数時間通電することにより硫酸鉛層が除去されて、鉛電池が再生される。なお、鉛電池の温度は、通電開始直後から徐々に上昇するが、その後、通電による発熱量と、空気中への放熱量が同じになり、温度は略一定になると考えられる。特許文献１では、２ｋＨｚ〜１２ｋＨｚ程度の周波数であって、１〜８Ａ程度の直流パルス電流を流すためのパルス電圧を、手動で、または、前記直流パルス電流を目標値とするフィードバック制御によって出力し、前記直流パルス電流を８〜１２時間程度流すとしている。そして、炭素懸濁液を用いることにより電極が活性化されるとしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−４０５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のバッテリ再生方法は、温度計測手段を有していないため、通電中の温度を測定することができない。従って、十数時間の通電中に鉛電池の温度が徐々に上昇して限界温度を超えると、電解液の沸騰や、電極板の損傷等が発生して鉛電池が劣化して再生不可能になることが考えられる。なお、鉛電池の温度が限界温度を超えることを、初期設定によって防止するために、初期の電流設定値を小さくしておくことも考えられるが、このようにすると、温度上昇による電極板の損傷等は防止できるが、硫酸鉛層の処理効率が悪くなり、処理時間が長くなるという問題がある。現状では鉛電池の再生には非常に長い時間がかかるため、多数の鉛電池の再生処理を効率的に行うためには、処理時間を少しでも短縮する必要がある。電極の再生の度合いは概ねパルス通電量に比例しており、再生の完了までに必要な全通電量を短時間で流すことができれば再生処理は短時間で終了できる。
【０００８】
そこで本発明が解決しようとする課題は、鉛電池の温度を管理して、再生処理時間を短縮できる鉛電池再生装置および鉛電池再生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明の鉛電池再生装置は、鉛電池に直流パルス電流を流して電極表面の硫酸鉛層を除去するパルス電流発生手段を有する鉛電池再生装置において、通電中の前記鉛電池の温度を直接測定する温度計測手段と、前記パルス電流発生手段および前記温度計測手段に接続され、前記温度計測手段により計測された前記鉛電池の温度と設定温度との差に応じて、前記パルス電流発生手段から出力される前記直流パルス電流の波形を変化させ、前記鉛蓄電池の温度を設定温度に収束させる電流制御手段とを備えている。電流制御手段は、直流パルス電流を、例えば、電流ピーク値が１時間充電率の１〜３倍、パルス幅が５０μｓ以下、繰返し周波数が２〜１０ｋＨｚの範囲で調整することができる。また、電流制御手段は、１間歇周期の通電時間や休止時間の調整も可能である。
【００１０】
通電中に温度計測手段により鉛電池温度を直接測定すると、電流や電圧の測定値から温度を算出する場合に比べて、鉛電池の内部抵抗の変化等の電気的な状態の変化を考慮しなくてもよく、鉛電池の温度を正確に測定できる。
【００１１】
また、温度上昇しやすい部位を特定して温度計測手段を設置できるため精度よく測定でき、鉛電池が部分的に限界温度に達して損傷することが防止される。
【００１２】
また、温度計測手段を用いて、鉛電池の温度計測を精度よく行うことができるので、パルス電流の初期設定値を、調整可能な範囲で最大限大きくすることができ、硫酸鉛層の除去を効率よく行うことができる。
【００１３】
平均電流とは、１間歇周期の電流の大きさを平均した値をいう。設定温度は、鉛電池の電極の損傷等が発生する限界温度より低く設定しておく。
【００１４】
電流制御手段は、アナログ式、デジタル式のいずれの方式でもよい。温度計測手段は、電流制御手段の方式によって、鉛電池の温度を連続的または定期的（離散的）に測定することができる。
【００１５】
また、電流制御手段は、温度計測手段により測定した温度と設定温度との差に応じて、前記直流パルス電流の波形を変化させ、前記鉛蓄電池の温度を設定温度に収束させる。電流制御手段が行う制御方法としては、例えば、ＰＩＤ制御を用いて、測定した温度と設定温度の差を入力し、出力値を設定温度に収束するように設定する。すなわち、制御式の比例項、積分項および微分項の各定数を、測定温度が設定温度に収束するように設定し、また、オーバーシュートが発生する場合には、オーバーシュート量が限界温度と設定温度との差を超えないように設定する。電流制御手段をこのように構成することにより、初期の平均電流を増加させることができるとともに、鉛電池が限界温度に達して電極の損傷等が発生することがなくなる。なお、ＰＩＤ制御以外にＰＩ制御やＩ制御を用いることも可能である。また、比例制御を用いて、鉛蓄電池の温度を設定温度の近傍に収束させることも可能である。
【００１６】
電解液の温度を上げると、電解液中の硫酸鉛の溶解度が向上するため、電極に付着している硫酸鉛層が電解液に溶解しやすい状態になるので、初期の平均電流を大きくすると、電解液が短時間で設定温度に達する。その後、平均電流を設定温度に収束させることにより、鉛電池の高温状態を維持しながらパルス電流を流し続けることができ、硫酸鉛層の除去を効率よく連続して行うことができる。
【００１７】
前記電流制御手段に、前記パルス電流の電流ピーク値、パルス幅、繰返し周波数または間歇周期を変化させる機能を設けると、平均電流を小さくするためのパラメータを自由に選択できるという作用を有する。前記のパラメータを単独で用いた場合、電流ピーク値を小さくする、パルス幅を狭くする、繰り返し周波数を小さくする、または１間歇周期の通電時間に対する休止時間の比を大きくすることによって、平均電流は小さくなる。また、例えば、電流ピーク値を２倍にするとともに休止時間を３倍にする、等の様に２以上のパラメータを組み合わせて変化させても平均電流を小さくすることができる。
【００１８】
鉛電池再生装置に通電中の前記鉛電池を冷却する冷却手段を設けると、通電による温度上昇幅が小さくなり、限界温度を超えない範囲で、多くの電流を流すことができる。冷却手段は、例えば、鉛電池を常時冷却するものであってもよく、また、電流制御手段により動作を制御して、温度が所定の設定値に達したときに作動するものでもよい。
【００１９】
前記温度計測手段を、前記鉛電池のセル内の電解液に浸漬される温度センサまたはセルの外側に取り付けられる温度センサとすると、鉛電池の温度を直接測定でき、より正確な温度を測定することができる。温度センサとしては、例えば、抵抗線、熱電対やサーミスタ等を用いることができ、それぞれ電気的な絶縁性を確保するために被覆を設けたり、ケーシングで覆ったりしている。なお、これらの被覆やケーシングは、電解液による腐食を防止するため希硫酸に溶解しない程度の耐酸性を有するものであることが好ましい。
【００２０】
本発明の鉛電池再生方法は、鉛電池に直流パルス電流を流して電極表面の硫酸鉛層を除去するパルス電流発生手段と、通電中の前記鉛電池の温度を直接測定する温度計測手段と、前記パルス電流発生手段および前記温度計測手段に接続された電流制御手段とを有する鉛電池再生装置を用いた鉛電池再生方法であって、前記温度計測手段を用いて前記鉛電池の温度を連続的または定期的に測定し、測定した温度と設定温度との差に応じて、前記直流パルス電流の波形を変化させ、前記鉛蓄電池の温度を設定温度に収束させる。測定温度が設定温度より低い場合に、平均電流を大きくすると、鉛電池の電解液の温度上昇の割合が大きくなり、電解液の温度が早く上昇する。一方、設定温度より高い場合に、平均電流を小さくすると、温度上昇が防止されるとともに、設定温度が維持される。硫酸鉛層は、電解液中の硫酸鉛が固化したもので、温度が高い方が電解液中に溶出しやすくなるので、電解液の温度を高温に維持しながらパルス電流を流し続けることにより、硫酸鉛層の除去効率がよくなる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば次の効果を奏する。
（１）鉛電池の温度を直接測定する温度計測手段と、温度計測手段により計測された鉛電池の温度と設定温度との差に応じて、パルス電流発生手段から出力される直流パルス電流の波形を変化させ、鉛蓄電池の温度を設定温度に収束させる電流制御手段とを有しているので、再生処理中の温度を正確に測定することができ、電極の損傷等を防止すると共に、高温状態を維持して硫酸鉛層の除去を連続して行うことができ、電池の再生時間を短縮することができる。
（２）電流制御手段に、パルス電流の電流ピーク値、パルス幅、繰返し周波数または間歇周期を変化させる機能を設けると、平均電流を小さくするためのパラメータを自由に選択でき、適切なパラメータを選択して制御することにより電池の再生時間を短縮することができる。
（３）通電中の鉛電池を冷却する冷却手段を設けると、通電による温度上昇幅が小さくなり、限界温度を超えない範囲で、多くの電流を流すことができ、硫酸鉛層の除去を効率よく行って電池の再生時間を短縮することができる。
（４）温度計測手段を、鉛電池のセル内の電解液に浸漬される温度センサまたはセルの外側に取り付けられる温度センサとすると、鉛電池の温度を直接測定でき、より正確な温度を測定するので、設定温度を限界温度に近づけて制御することができ、硫酸鉛層の除去を効率よく行って電池の再生時間を短縮することができる。
（５）温度計測手段を用いて鉛電池の温度を測定し、測定した温度と設定温度との差に応じて、前記直流パルス電流の波形を変化させ、前記鉛蓄電池の温度を設定温度に収束させるので、電解液の温度を高温に維持しながらパルス電流を流し続けることにより、硫酸鉛層の除去効率がよくなり、電池の再生時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態の鉛電池再生装置の構成図である。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態の鉛電池再生装置１０は、鉛電池１１に直流パルス電流を流して電極１２，１３の表面の硫酸鉛層を除去するパルス電流発生手段１４を有している。また、鉛電池再生装置１０は、通電中の鉛電池１１の温度を直接測定する温度計測手段の一例である温度センサ１５と、パルス電流発生手段１４および温度センサ１５に接続された電流制御手段１６を備えている。以下、詳しく説明する。
【００２３】
鉛電池１１は、密閉蓋１７を備えたケーシング１８内に希硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を主体とする電解液１９を貯留している。また、鉛電池１１の１セルあたりの電極１２，１３間の端子電圧は約２Ｖで、例えば自動車用に用いられるものであれば、６セルで約１２Ｖの端子電圧を有している。電極１２，１３は、鉛（Ｐｂ）を主体とする材料で構成されており、表面に多数の細孔を有する海綿状に形成されている。
【００２４】
温度センサ１５は、鉛電池１１の密閉蓋１７に形成されている電解液注入口２７を通してセル内の電解液１９に浸漬される。温度センサ１５を複数用意して、各セルごとに配置して使用することも可能であるが、一番温度が上昇しやすい中央付近のセルのみに配置して使用することも可能である。なお、温度センサ１５は、セルの外側に取り付けて使用することも可能である。
【００２５】
パルス電流発生手段１４は、電流ピーク値を１時間充電率の１〜３倍、パルス幅を５０μｓ以下、繰返し周波数を２〜１０ｋＨｚの範囲で出力でき、パルス電流発生手段１４の出力端子２０，２１は、一対だけ設けられている。パルス電流発生手段１４の出力端子２０，２１を鉛電池１１の両端の接続端子２２，２３にそれぞれ接続することにより、電極１２，１３間に直流パルス電流を流すことができる。
【００２６】
鉛電池１１は、冷却手段の一例である水槽２４内に浸漬される。水槽２４は、内部に冷却水を貯留しており、底部内側に鉛電池１１を載置する突起部２５，２６を備えている。突起部２５，２６によって、鉛電池１１の底部と水槽２４の底部とが直接接触することが防止され、鉛電池１１の底面に冷却水が接触するため、冷却効率が向上する。
【００２７】
電流制御手段１６は、温度センサ１５からの信号を入力して測定温度に変換することができ、また、複数の設定温度を設定することができる。電流制御手段１６は、温度センサ１５からの信号入力と、測定温度への変換とを行い、さらに測定温度と設定温度との差分を算出する演算を、定期的に行うことができる。なお、電流制御手段１６は、温度センサ１５から入力される信号のデジタル処理を行っているが、温度センサからアナログ信号を入力して処理する構成の場合には、温度センサから入力された連続的な測定値を処理することができる。
【００２８】
また、電流制御手段１６は、各測定温度と設定温度との差に対応させて、電流ピーク値、パルス幅、繰返し周波数および間歇周期をそれぞれ変数として設定することができる。電流制御手段１６は、通電中の鉛電池１１の温度が上昇し、温度センサ１５から入力された信号を変換して得た測定温度と設定温度との差が変化したとき、パルス電流発生手段１４の直流パルス電流の波形を、設定温度に収束させるように変化させる。
【００２９】
本実施の形態においては、ＰＩＤ制御によって、制御を行っている。操作量（平均電流値の変化量）は、操作量＝ｋｐ×偏差（比例項）＋ｋｉ×偏差（積分項）＋ｋｄ×前回偏差との差（微分項）によって計算される。ここで、偏差には、設定温度と測定温度との差を入力し、各項の定数ｋｐ、ｋｉおよびｋｄは、予め実験により、測定温度が設定温度に収束するように定めている。操作量である平均電流を小さくするときには、例えば、電流ピーク値を小さく、パルス幅を狭く、繰返し周波数を小さく、また、間歇周期の通電時間に対する休止時間の比を大きくすることにより実現することができる。なお、電流制御手段１６に、予め設定温度と測定温度との温度差に応じた平均電流の設定値、またはパルス電流の波形の設定値を記憶させておき、この設定値を呼び出して使用することも可能である。
【００３０】
水槽２４は、温度制御手段の一部として構成することも可能であるが、本実施の形態においては、冷却水により鉛電池を常時冷却しており、水槽２４の温度は制御していない。なお、冷却手段として、水槽２４内に熱交換器を設けて水槽２４内の冷却水を冷却したり、水槽２４の代わりに、ペルチェ等の熱電素子を用いて冷却を行うことも可能であり、これらの熱交換器や熱電素子を、温度制御手段で制御する構成にすることも可能である。
【００３１】
次に、鉛電池再生装置１０を用いた鉛電池再生方法について説明する。図２（Ａ）は、低温時に鉛電池再生装置のパルス電流発生手段から発生する直流パルス電流の波形を示したグラフであり、（Ｂ）は、高温時に鉛電池再生装置のパルス電流発生手段から発生する直流パルス電流の波形を示したグラフである。（Ａ）、（Ｂ）の横軸は時間、縦軸は電流の大きさを示している。図３は、第１の実施の形態の鉛電池再生装置を用いた鉛電池再生方法の温度上昇と時間との関係を示すグラフである。Ｔ１は処理開始時の温度、Ｔ２は設定温度、Ｔ３は限界温度を示している。
【００３２】
図１に示すように、まず、再生しようとしている鉛電池１１を水槽２４内の冷却水に浸漬し、鉛電池１１の中央付近のセルの電解液注入口２７から温度センサ１５を挿入し、電解液１９内に浸漬する。そして、鉛電池の両端のセルの接続端子２２，２３に鉛電池再生装置１０のパルス電流発生手段１４の出力端子２０，２１をそれぞれ接続する。
【００３３】
図２（Ａ）、図３に示すように、電流制御手段１６には、初期の電流ピーク値Ｉ１、パルス幅ｐ、繰返し周波数ｆ、間歇周期ｔｓ１、通電時間ｔｔ１および休止時間ｔｐ１がそれぞれ設定されている。このときの平均電流はＩａｖ１となっている。なお、本実施の形態においては、パルス電流発生手段１４が発生する最大平均電流をＩａｖ１に設定している。
【００３４】
電流制御手段１６は、ＰＩＤ制御による操作量が減少したときには、前記操作量に比例する平均電流を算出し、所定の平均電流になるようにパルス電流の波形を変える。すなわち、図２（Ｂ）に示すように、電流ピーク値Ｉ１、パルス幅ｐおよび繰返し周波数ｆを保持した状態で、間歇周期ｔｓ２および休止時間ｔｐ２を長くする。このとき、平均電流Ｉａｖ２は初期設定時の平均電流Ｉａｖ１より小さくなる。
【００３５】
図３に示すように、鉛電池再生装置１０を作動させると、パルス電流発生手段１４は図２（Ａ）に示す波形のパルスを発生し、鉛電池１１の電極１２，１３間には直流パルス電流が流れる。この直流パルス電流によって、電極１２および電極１３に形成されている硫酸鉛層が徐々に除去されて電解液中に溶け出すとともに、電解液及び電極１２，１３の発熱による温度上昇が始まる。設定温度が測定温度に比べて非常に高い状態では、ＰＩＤ制御による操作量は１００％のまま推移し、平均電流の最大値であるＩａｖ１を流し続ける。なお、発生した熱の一部は、水槽２４に貯留されている冷却水に吸収されるので、冷却手段が設けられていない場合に比べて、温度上昇の割合は小さくなる。
【００３６】
測定温度が上昇して設定温度に近づいていくと、温度センサ１５によって計測される鉛電池１１の測定温度と設定温度の差から算出されるＰＩＤ制御の操作量は１００％から減少しはじめ、休止時間ｔｐ１が徐々に長くなり、ｔｐ２に近づいていく。この間、電流制御手段１６は、温度センサ１５によって、鉛電池１１の温度を監視している。
【００３７】
鉛電池再生装置１０を作動させてから時間ｔ１が経過して、鉛電池１１の温度がＴ２になった後、測定温度はさらに上昇し、いわゆるオーバーシュートが発生する。電流制御手段１６は、オーバーシュートを考慮して操作量を決定しているので、測定温度が限界温度に達することはない。なお、オーバーシュートが発生しないように操作量の定数を設定することにより、設定温度を限界温度に近づけ、より高温で再生処理を行うことも可能である。
【００３８】
測定温度は、オーバーシュートが発生した後、徐々に下降をはじめ、多少の振動を繰り返しながら設定温度に収束する。その後、鉛電池再生装置１０は、鉛電池１１の温度を略一定に保持した状態で、再生処理を行う。電流制御手段１６は、再生処理が終了するまで、鉛電池１１の温度を監視しているので、外気温の変動等の外乱により鉛電池１１の温度が急激に変化した場合でも、再度設定温度に収束させることができる。
【００３９】
例えば、温度センサ１５および電流制御手段１６が設けられていない場合、初期設定時のパルス電流を流し続けると、鉛電池１１の温度が限界温度Ｔ３に達して電極１２，１３の損傷や電解液１９の沸騰等の現象が発生する。また、当初から平均電流の大きさを小さく設定すると、図３に二点鎖線で示すように、処理温度が低くなり、硫酸鉛層の除去効率が低下するので、長時間の通電が必要になる。本実施の形態においては、設定温度Ｔ２に短時間で達して収束させるので、設定温度を保持したまま効率よく処理が行われ、処理時間が短縮される。なお、電流制御手段１６に限界温度Ｔ３を設定しておき、測定温度が限界温度に達したことを検知したときには、通電を完全に停止するように構成しておくことが好ましい。
【００４０】
電流制御手段１６に積算電流計を設けておくと、通電量が予め設定された通電量に達したときに、通電が停止される。なお、電流制御手段１６にＣＣＡ（Ｃｏｌｄ  Ｃｒａｎｋｉｎｇ  Ａｍｐｅｒｅ：低温始動電流）テスターを内蔵するとともに、良品と判断されるレベルのＣＣＡ値を設定しておき、所定時間おきにＣＣＡ値を測定して、この測定値が設定値に達したときに通電を停止するように構成してもよい。このようにして鉛電池再生装置１０を使用することにより、所定時間内に効率よく硫酸鉛層の除去を行うことができる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態の鉛電池再生装置２８を用いた鉛電池再生方法について説明する。第２の実施の形態の鉛電池再生装置２８は、第１の実施の形態の鉛電池再生装置１０と同じ構成であり、電流制御手段１６の機能が一部異なるだけであるため、同一の構成については同一番号を付して説明は省略する。
【００４２】
図４は、第２の実施の形態の鉛電池再生装置を用いた鉛電池再生方法の温度上昇と時間との関係を示すグラフである。Ｔ４は処理開始時の温度、Ｔ５、Ｔ６は設定温度、Ｔ７は限界温度を示している。また、ｔ３は設定温度Ｔ５に達した時間、ｔ４は設定温度Ｔ６に達した時間、ｔ５は処理終了時間を示している。本鉛電池再生方法においては、２種類の設定温度Ｔ５、Ｔ６を設定して直流パルス電流を制御し、温度を管理している。
【００４３】
電流制御手段１６には、測定温度が、設定温度Ｔ４未満であるときの電流ピーク値、パルス幅、繰返し周波数、間歇周期、通電時間および休止時間等の直流パルス電流の設定値がそれぞれ設定され、このときの平均電流をＩａｖ３としている。また、設定温度がＴ４であるときの平均電流Ｉａｖ４、設定温度がＴ５であるときの平均電流Ｉａｖ５を、Ｉａｖ３＞Ｉａｖ４＞Ｉａｖ５となるように直流パルス電流の設定値を設定している。平均電流Ｉａｖ４の大きさは、第１の実施の形態の鉛電池再生方法の平均電流Ｉａｖ２より少し大きく設定されており、平均電流Ｉａｖ４を流すと鉛電池１１の温度は徐々に上昇する。また、平均電流Ｉａｖ５の大きさは、第１の実施の形態の鉛電池再生方法の平均電流Ｉａｖ２より少し小さく設定されており、平均電流Ｉａｖ５を流すと鉛電池１１の温度は徐々に下降する。
【００４４】
鉛電池１１に鉛電池再生装置２８を接続して作動させると、鉛電池１１の測定温度がＴ４からＴ５に上昇するまでは、平均電流Ｉａｖ３の大きさの直流パルス電流が流される。温度が上昇して、測定温度がＴ５になると、電流制御手段１６の設定が変更され、パルス電流発生手段１４から平均電流Ｉａｖ４の直流パルス電流が流される。
【００４５】
平均電流Ｉａｖ４のときの温度上昇の割合は、平均電流Ｉａｖ３のときの温度上昇の割合より小さくなるが、測定温度は徐々に上昇してＴ６に達する。温度が上昇してＴ６になると、電流制御手段１６の設定が変更され、パルス電流発生手段１４から平均電流Ｉａｖ５の直流パルス電流が流され、鉛電池１１の温度は徐々に下降する。
【００４６】
そして、鉛電池１１の温度が再度Ｔ５になると、平均電流がＩａｖ５からＩａｖ４となるように設定が変更され、鉛電池１１の温度は再度上昇する。このように再生処理が終了するまで、鉛電池１１の温度が、Ｔ５〜Ｔ６の範囲内となり、温度制御を精度よく行うことができる。
【００４７】
次に、本発明の第３の実施の形態の鉛電池再生装置２９を用いた鉛電池再生方法について説明する。第２の実施の形態の鉛電池再生装置２９は、第１の実施の形態の鉛電池再生装置１０と同じ構成であり、電流制御手段１６の機能が一部異なるだけであるため、同一の構成については同一番号を付して説明は省略する。
【００４８】
例えば、鉛電池再生装置２９を屋外で使用する場合のように、気温が変動する場合には、通電中の鉛電池再生装置２９から空気中への放熱量が予測しにくいため、温度を一定にする平均電流の設定が困難となる場合がある。本実施の形態においては、温度センサ１５を用いて鉛電池１１の温度を定期的に測定し、測定した温度が設定温度Ｔ２より低い場合は、直流パルス電流の波形を、平均電流が大きくなるように変化させ、測定した温度が設定温度Ｔ２より高い場合は、直流パルス電流の波形を、平均電流が小さくなるように変化させている。
【００４９】
電流制御手段１６は、図２（Ａ）に示すように、測定温度が設定温度Ｔ２未満であるときの電流ピーク値Ｉ１、パルス幅ｐ、繰返し周波数ｆ、間歇周期ｔｓ１、通電時間ｔｔ１および休止時間ｔｐ１が、平均電流をＩａｖ１とするようにそれぞれ設定されている。
【００５０】
また、電流制御手段１６は、測定温度が設定温度Ｔ２に達した後は、次のように設定を変更する。すなわち、単位時間おきに測定した鉛電池１１の温度が、設定温度Ｔ２より高いときは、間歇周期ｔｓ１および休止時間ｔｐ１を１秒ずつ長くし、設定温度Ｔ２より低いときは、間歇周期ｔｓ１および休止時間ｔｐ１を１秒ずつ短くする。
【００５１】
図５は、第３の実施の形態の鉛電池再生装置を用いた鉛電池再生方法の温度上昇と時間との関係を示すグラフである。鉛電池１１に鉛電池再生装置２９を接続して作動させると、鉛電池１１の測定温度がＴ１からＴ２に上昇するまでは、平均電流Ｉａｖ３の大きさの直流パルス電流が流される。測定温度がＴ２以上になったときは、休止時間ｔｐ１を１秒ずつ長くして、平均電流を徐々に小さくするので、発熱量が抑えられ、単位時間Δｔあたりの温度上昇ΔＴ１、ΔＴ２は、徐々に小さくなり、次いで、温度が徐々に下がってくる。
【００５２】
その後、測定温度がＴ２未満になったときは、休止時間ｔｐ１を１秒ずつ短くして、平均電流を徐々に大きくするので、発熱量が大きくなり、単位時間Δｔあたり温度の下降幅ΔＴ３、ΔＴ４が徐々に小さくなり、次いで、温度が再上昇する。このような制御を行うことにより、鉛電池１１の温度は、雰囲気温度が変化しても、常時Ｔ２付近に保持されることになる。
【００５３】
なお、温度制御をさらに精度よく行うために、単位時間あたりの温度上昇の割合を考慮して電流制御手段１６の設定を変更することも可能である。例えば、まず、単位時間あたりの温度上昇の割合が、正負のいずれかであるかを検知する。そして、測定温度が設定温度以上で、かつ温度上昇の割合が正である場合には、休止時間を長くし、測定温度が設定温度以上で、かつ温度上昇の割合が負である場合には、そのときの設定条件を保持する。また、測定温度が設定温度未満で、かつ温度上昇の割合が負である場合には、休止時間を短くし、測定温度が設定温度未満で、かつ温度上昇の割合が正である場合には、そのときの設定条件を保持する。このように設定することにより、鉛電池１１の温度の上下動を小さくしてより精度良く制御することができる。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限られるものではなく、例えば、電流ピーク値、パルス幅、繰返し周波数、間歇周期の範囲については、前記実施の形態に記載した範囲外となってもよい。また、水槽内の冷却水と、外気温とを測定するセンサをそれぞれ設け、これらの測定結果を電流制御手段にフィードバックして温度を制御することも可能である。この場合、電流制御手段には、冷却水の温度と鉛電池の温度差ΔＴｘ、外気温と鉛電池の温度差ΔＴｙを設定できる機能を設けておき、冷却水の温度と鉛電池の温度差が、ΔＴｘ以下、またはΔＴｙ以下になったときは、直流パルス電流の休止時間を長くして、平均電流が小さくなるように設定しておく。
【００５５】
水槽内の冷却水の温度は、鉛電池再生装置の作動直後は、鉛電池の温度と略同じであるが、鉛電池の温度が上昇するにつれて、徐々に上昇する。水槽内の冷却水による冷却能力は、鉛電池の温度と冷却水の温度差ΔＴｘが大きい程高いが、この温度差ΔＴｘが設定値以下になったときは、冷却能力が不足していると考えられるので、平均電流が小さくなるように設定変更することにより、鉛電池の温度が短時間に過度に上昇することを防止して、電極板の損傷等を防止することができる。
【００５６】
また、鉛電池再生装置を屋外で使用する場合等には、気温の変動があり、夏季や昼間には気温が上昇し、冬季や夜間には気温が下降する。気温が低いときには、鉛電池の放熱量は大きくなるが、気温が高いときには放熱量が小さくなる。このため、外気温と鉛電池の温度差がΔＴｙ以下になった場合には、放熱量が小さくなっていると考えられるので、平均電流が小さくなるように設定変更することにより、鉛電池の温度が短時間に過度に上昇することを防止して、電極板の損傷等を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、駆動用や非常用電源として多く用いられている鉛電池の容量を回復させる鉛電池再生装置および鉛電池再生方法に関し、特に、自動車の始動用をはじめフォークリフトやゴルフカートの駆動用、通信設備やコンピュータ、生産ラインの非常用電源として多く用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施の形態の鉛電池再生装置の構成図
【図２】（Ａ）は、低温時に同鉛電池再生装置のパルス電流発生手段から発生する直流パルス電流の波形を示したグラフ、（Ｂ）は、高温時に同鉛電池再生装置のパルス発生手段から発生する直流パルス電流の波形とを示したグラフ
【図３】同鉛電池再生装置を用いた鉛電池再生方法の温度上昇と時間との関係を示すグラフ
【図４】第２の実施の形態の鉛電池再生装置を用いた鉛電池再生方法の温度上昇と時間との関係を示すグラフ
【図５】第３の実施の形態の鉛電池再生装置を用いた鉛電池再生方法の温度上昇と時間との関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００５９】
１０  鉛電池再生装置（第１の実施の形態）
１１  鉛電池
１２  電極
１３  電極
１４  パルス電流発生手段
１５  温度センサ（温度計測手段）
１６  電流制御手段
１７  密閉蓋
１８  ケーシング
１９  電解液
２０，２１  出力端子
２２，２３  接続端子
２４  水槽(冷却手段)
２５，２６  突起部
２７  電解液投入口
２８  鉛電池再生装置（第２の実施の形態）
２９  鉛電池再生装置（第３の実施の形態）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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