(57)【要約】【課題】液位検出装置４の下端部に対となる傾斜平面４ｂを形成することにより、この液位検出装置４の上端面４ｄから十分に入射光を取り入れて、電解液２の不足時に反射光が明るく見えるようにすることができる液位検出装置及びこれを備えた蓄電池を提供する。【解決手段】透光性のアクリル樹脂等からなる円柱状体であり、この円柱状体の円柱部４ａの側面の下端付近の両側から下方ほど互いに接近する方向に傾斜してそれぞれ少なくとも中心部付近にまで至る対の傾斜平面４ｂを２組備えて逆四角錐形とした構成とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の材質からなる柱状体であり、この柱状体の柱状部側面の先端付近の両側から先端側ほど互いに接近する方向に傾斜してそれぞれ少なくとも中心部付近にまで至る対の傾斜平面を１組以上備えたことを特徴とする液位検出装置。
【請求項２】
請求項１の液位検出装置を備えたことを特徴とする蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池の電解液等の液面レベルを検出する液位検出装置及びこれを備えた蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等で用いられる鉛蓄電池は、発電要素を収納して電解液を充填した電槽の上端開口部を蓋板で塞いだものである。この鉛蓄電池の保守を行う上では、電解液の液位を検出することが重要となる。電解液は、水分が蒸発や電気分解によって失われることがあるので、これにより電槽中の液位（電解液の液面の高さ位置）が低下して発電要素の極板が液面より上に露出すると、充放電に寄与することができなくなり電池容量が低下する。このため、電解液の液位が所定レベルより低下すると、電槽内に蒸留水を補充して液位を上昇させる必要がある。この電解液の液位は、透明又は半透明の電槽を外側から透かして液面を見たり、注液栓を外して注液口から覗き見ることにより検出することもできるが、蓋板の開口部に例えば透明アクリル樹脂製の円柱状の液位検出装置を取り付け、この液位検出装置の下端部が電槽内の電解液の液面に達しているかどうかで液位を検出できるようにした鉛蓄電池も従来からあった。
【０００３】
上記鉛蓄電池に用いる液位検出装置としては、円柱状体の下端部を水平に対して斜め４５°に傾斜した平面にして、この円柱状体の下方とこの円柱状体の下端部の側面における傾斜した平面が形成されない側の側方とに色の異なる表示面を配置したものがあった（例えば、特許文献１参照。）。この液位検出装置は、電解液の液面が液位検出装置の下端部よりも下がった場合には、傾斜した平面が側方の例えば赤色の表示面からの水平方向の光を上方に向けてほぼ全反射する。これに対して、液位検出装置の下端部が電解液に浸かっている場合には、傾斜した平面が下方の例えば青色の表示面から上方への光をほぼそのまま透過する。従って、この液位検出装置の上端を蓋板の上方から覗いた場合に、電解液が十分にあり液面が液位検出装置の下端部に達しているときには青色の表示面を見ることができ、電解液が不足して液面が液位検出装置の下端部に達していないときには赤色の表示面を見ることになるので、この色の違いによって液位が正常かどうかを検出することができる。
【０００４】
また、上記鉛蓄電池に用いる液位検出装置としては、円柱状体の下端部を頂角が９０°の逆円錐形の傾斜曲面にしたものもあった（例えば、特許文献２参照。）。この液位検出装置は、電解液の液面が液位検出装置の下端部より下がった場合には、この液位検出装置の上端から入射した光を下端部の傾斜曲面が２度にわたってほぼ全反射し同じ方向と角度で上方に返す。これに対して、液位検出装置の下端部が電解液に浸かっている場合には、この液位検出装置の上端から入射した光が下端部の傾斜曲面をほぼそのまま透過して上方への戻り光がほとんどなくなる。従って、この液位検出装置の上端を蓋板の上方から覗いた場合に、電解液の液面が液位検出装置の下端部に達しているときには見え方が暗くなるが、電解液が不足して液面が液位検出装置の下端部に達していないときには上方からの入射光が反射されて戻り明るく見えるようになるので、この明るさの違いによって液位が正常かどうかを検出することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２９３５４０号公報
【特許文献２】
実開平６−４４０２５号公報（段落番号０００５−０００６、図５−６）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１に示す液位検出装置の場合には、電槽内が暗いと表示面の色を見分けることができないので、この電槽に透明や半透明のものしか使うことができず、黒色やその他の色に着色した電槽を利用することができないという問題があった。しかも、透明や半透明の電槽を使用した場合にも、側方からの照明が十分でない車庫の中等では、表示面の色が見にくいという問題もあった。
【０００７】
これに対して、特許文献２に示す液位検出装置の場合には、上端から入射した光が逆円錐形の傾斜曲面で反射されて戻って来るので、電槽内は暗くてもよく、逆に電槽内はある程度暗い方が入射光が傾斜曲面を透過したときとの明暗差が大きくなり判別し易くなる。
【０００８】
しかしながら、この特許文献２に示す液位検出装置の場合にも、上端から覗く際に、近づけた自分自身の顔の陰になって入射光が遮られるので、電解液が不足したときに、傾斜曲面での反射光が十分に明るくならないという問題があった。即ち、図５に示すように、液位検出装置４の下端部が頂角を９０°とする逆円錐形の傾斜曲面４ｅとなるので、この液位検出装置４の上端面４ｄから入射した光は、その入射方向や入射角度にかかわらず、入射光が入射した方向に同じ角度で出射することになる。従って、検査者が液位検出装置４の上端面４ｄに顔を近づけて覗く際に、真上から見た場合だけでなく、少し斜め方向から見た場合にも、この顔が入射光の光軸を常に遮ることになり、顔の陰になって十分な光を入射させることができないので、電解液が不足したときであっても、液位検出装置４の傾斜曲面４ｅでの反射光が少なくなって、十分な明るさが得られないことになる。なお、液位検出装置４の上端面４ｄから入射した光が下端部の傾斜曲面４ｅで反射して戻るまでの間に円柱部４ａの周側面で奇数回反射した場合には、液位検出装置４の中心軸に対して対称となる方向及び角度で光が出射することになり、この場合には入射光が顔で遮られることはなくなる。しかしながら、円柱部４ａの周側面で反射が行われるためには、入射光の入射角度がある程度以上斜めになっている必要があり、しかも、多くの場合には入出射の往復の間に周側面で偶数回の反射が行われるので、この反射回数が奇数回になるためには、その入射角度の範囲も極めて限定される。
【０００９】
しかも、この特許文献２に示す液位検出装置４は、実際には、下端部の下方に所定比重の浮子が配置されていて、この浮子の浮き沈みによる見え方の違いにより電解液の比重を調べることもできるようになっているので、構造が複雑であり高価なものになるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、かかる事情に対処するためになされたものであり、液位検出装置の下端部に対となる傾斜平面を形成することにより、この液位検出装置の上端から十分に入射光を取り入れて、電解液等の不足時に反射光が明るく見えるようにすることができる液位検出装置及びこれを備えた蓄電池を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の液位検出装置は、透光性の材質からなる柱状体であり、この柱状体の柱状部側面の先端付近の両側から先端側ほど互いに接近する方向に傾斜してそれぞれ少なくとも中心部付近にまで至る対の傾斜平面を１組以上備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明によれば、電解液等に不足がなく液位検出装置の下端部がこの電解液等に浸かっている場合には、液位検出装置の上端から入射した光が下端部の傾斜平面をほとんど透過するので、この液位検出装置の上端を上から覗いても暗く見えるだけとなる。しかし、電解液等が不足して液位検出装置の下端部がこの電解液等の液面よりも上になった場合には、液位検出装置の上端から入射した光のほとんどが下端部の対となる傾斜平面で２度反射して上方に戻るので、この液位検出装置の上端を上から覗くと明るく見えるようになる。従って、この明暗の差により、電解液の液位が正常化かどうかを検出することができる。
【００１３】
しかも、対となる両傾斜平面に直交する垂直な平面に沿って光が入射した場合には、下端部が逆円錐形の場合と同様に、入射光とほぼ同じ方向にほぼ同じ角度で光が出射することになるが、この垂直な平面に直交する方向に入射光を傾けると、出射光の方向と角度は垂直な平面に対して対称なものとなる。従って、液位検出装置の上端を真上から見た場合や、たまたま対となる両傾斜平面に直交する垂直な平面に沿った斜め方向から見た場合を除けば、入射光と出射光が対称な方向と角度になるので、検査者の頭が入射光を遮るようなことがなくなり、電解液が不足していた場合の見え方を明るくすることができる。
【００１４】
請求項２の蓄電池は、請求項１の液位検出装置を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明によれば、簡単な構造の液位検出装置を用いて、電解液の液位を確実に検出することができるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１〜図４は本発明の一実施形態を示すものであって、図１は蓋板に液位検出装置を取り付けて構成された鉛蓄電池を示す部分拡大縦断面正面図、図２は液位検出装置の構成を示す斜視図、図３は下端部が逆円錐形の液位検出装置の入射光と出射光の関係を示す縦断面正面図、図４は液位検出装置の楔状の下端部（ａ）と逆八角錐形（ｂ）の下端部を示す部分拡大斜視図である。なお、図５に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。
【００１８】
本実施形態は、従来例と同様に、鉛蓄電池に用いる液位検出装置について説明する。この鉛蓄電池は、図１に示すように、容器状の電槽１内に図示しない発電要素を収納して電解液２を充填し、上端開口部に蓋板３を嵌め込み塞いだものである。電槽１と蓋板３は、それぞれ適宜の色に着色した樹脂成形品であり、嵌め込み部が熱溶着等により接合されるので、内部にはほとんど光が入り込まないようになっている。この蓋板３には、いずれも図示しないが、正負の端子が内部から封止されて貫通し外部に突出するように設けられると共に、注液栓を取り付けた注液口が形成されている。
【００１９】
上記蓋板３には、液位検出口３ａが開口され、ここに液位検出装置４が取り付けられている。液位検出装置４は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等のような透明度の高い樹脂を図２に示すような形状に一体成形したものであり、円柱部４ａの下端部に逆四角錐形の４面の傾斜平面４ｂを形成している。４面の傾斜平面４ｂは、向かい合う２面ずつが対となる。そして、各対の傾斜平面４ｂは、図１に示すように円柱部４ａの軸線を垂直に配置したときに、この軸線を含む垂直な平面上の水平線を中心に、この垂直な平面がそれぞれ逆方向に４５°の角度で傾斜した面である。また、２対の傾斜平面４ｂは、それぞれの４５°の傾斜の中心となる水平線が円柱部４ａの垂直な軸線上で交差しかつ直交するように形成されている。従って、これら各対の傾斜平面４ｂは、円柱部４ａの周側面の下端の両側から下方ほど互いに接近するように傾斜して９０°の角度で交差したものとなり、一方の対の傾斜平面４ｂは、他方の対の傾斜平面４ｂを円柱部４ａの軸線を中心に９０°回転させたものに一致する。
【００２０】
上記液位検出装置４には、円柱部４ａの上方にねじ部４ｃが形成されると共に、この上方の円板状の上面に平坦な上端面４ｄが形成されている。そして、円柱部４ａを蓋板３の上方から液位検出口３ａに挿入して電槽１内に嵌入させ、ねじ部４ｃをこの液位検出口３ａのねじ孔に螺着することにより、図１に示したように液位検出装置４が取り付けられる。また、この際、ねじ部４ｃの上方にＯリング５を嵌めておき円板状の部分で圧迫することにより液位検出口３ａを封口する。このようにして取り付けられた液位検出装置４は、電槽１内の電解液２に不足がなく液位が正常である場合には、円柱部４ａの下端部の傾斜平面４ｂが電解液２に浸かるようになるが、電解液２が不足して液位が異常に低下すると、円柱部４ａの下端部の傾斜平面４ｂが電解液２の液面よりも上方に位置するようになる。また、この液位検出装置４の上端面４ｄは、上方から覗くことにより、円柱部４ａの内部を通して下端部の傾斜平面４ｂを観察することができるようになっている。ただし、この上端面４ｄには、ねじ部４ｃを螺着するための工具溝が形成される場合もあり、この場合は工具溝の側方の平坦な面から覗き見ることになる。
【００２１】
上記構成の液位検出装置によれば、電解液２に不足がなく液位検出装置４の傾斜平面４ｂよりもこの電解液２の液位の方が高くなっている場合には、これらの傾斜平面４ｂを界面として液位検出装置４の樹脂の屈折率と電解液２の屈折率の差が比較的小さくなる。このため、液位検出装置４の上端面４ｄから入射した外部の光は、ほとんどがこれらの傾斜平面４ｂを透過して電解液２に至り電槽１の着色された樹脂に吸収される。従って、電解液２が十分にある場合に、上端面４ｄを通して液位検出装置４の内部を覗くと、電槽１内が暗く見えるだけとなる。これに対して、電解液２が不足して液位検出装置４の傾斜平面４ｂよりもこの電解液２の液位の方が低くなった場合には、これらの傾斜平面４ｂを界面として液位検出装置４の樹脂の屈折率と空気の屈折率の差が大きくなる。このため、外部の光が液位検出装置４の上端面４ｄから入射してほぼ４５°の角度でいずれかの傾斜平面４ｂに達すると、ほとんどが反射されて対となる他方の傾斜平面４ｂに向かい、ここでも再び反射されて液位検出装置４の上端面４ｄに向けて戻ることになる。従って、電解液２が不足している場合に、上端面４ｄを通して液位検出装置４の内部を覗くと、外部から入射した光が傾斜平面４ｂで２度反射されて戻って来るので、この液位検出装置４の内部が明るく見える。この結果、検査者が鉛蓄電池の上方から液位検出装置４の上端面４ｄを覗いた場合の内部の明暗の差により、電解液２が不足して液位が異常に下がっているかどうかを容易に検出することができるようになる。
【００２２】
ここで、図３の光軸Ａに示すように、図示手前側と奥側に配置された対となる両傾斜平面４ｂに直交する垂直な平面（図面の紙面に直交する垂直面）に沿って上端面４ｄから光が入射した場合には、下端部が逆円錐形に形成された従来例の場合と同様に、入射光とほぼ同じ方向にほぼ同じ角度で光が出射することになる。即ち、この光軸Ａに示す入出射光を側方から見た場合には、図５に示した各光軸に示す入出射光と同じになる。しかしながら、図３の光軸Ｂ，Ｃに示すように、対となる両傾斜平面４ｂに直交する垂直な平面に対して傾斜した光が入射すると、出射光の方向と角度は、この垂直な平面に対して対称なものとなる。即ち、例えば下方に向かうほど手前側（光軸Ｃの場合は図３の右側）に傾斜する光が上端面４ｄの奥側から入射したとすると、対となる傾斜平面４ｂで反射された光は、この上端面４ｄの手前側から上方に向かうほど手前側に傾斜して出射することになる。従って、このように入射光と出射光が対称な方向と角度になるので、上端面４ｄの上方の手前側にある検査者の頭が奥側から入射する入射光を遮るようなことがなくなり、外光を十分に入射させることができ、出射光の光量を増加させて、電解液が不足していた場合の見え方を明るくすることができる。なお、液位検出装置４の下端部を水平な平面とした場合にも、このように入射光と出射光を対称な方向と角度にすることができる。しかしながら、このように下端部が水平な平面の場合には、電解液２の液面が下端部より下がり空気との屈折率の差が大きくなったときでも、上端面４ｄからの入射光がこの下端部でほとんど反射することなく透過するので、液位を検出することが困難になる。
【００２３】
ただし、上記図３の光軸Ａに示したように、液位検出装置４の上端面４ｄを真上から見た場合や、たまたま対となる両傾斜平面４ｂに直交する垂直な平面に沿った斜め方向から見た場合には、従来と同様に検査者の頭が入射光を遮ることになる。しかしながら、検査者がこのように液位検出装置４の上端面４ｄから覗いたときに少し暗く見えたとしても、僅かに目線を左右にずらすだけで、確実に明るく見えるようになるので、電解液が十分にあるとして誤検出を行うようなおそれは生じない。また、上端面４ｄに工具溝等を形成する場合には、この工具溝等によって検査者の目線が入射光を遮るような位置になるのを防ぐことができる。例えば、マイナスドライバやコイン用の直線状の工具溝を形成する場合、この工具溝の奥側半分の上端面４ｄから入射した光が手前側半分の上端面４ｄから出射するように配置することができる。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態の液位検出装置は、樹脂を一体成形することにより低コストで作成した簡単な構造の液位検出装置４を蓋板３に取り付けるだけで、電解液２の液位の検査を行うことができるので、この電解液２の比重の検出も行うことができる複雑な構造の検出装置と異なり、安価な価格帯の鉛蓄電池にも容易に実施可能となる。また、電槽１内は暗いほど明暗差が分かり易くなるので、光を通し難い電槽１を使用した鉛蓄電池に特に適した液位検出装置となる。
【００２５】
なお、上記実施形態では、対となる双方の傾斜平面４ｂが９０°の角度で交差する場合を示したが、この交差角度は必ずしも９０°に限定されることはなく、９０°前後の角度であれば適宜変更は可能である。特に、このような交差角度を９０°から少しずれた角度とすることにより、入射光と出射光の角度がそれぞれ最適なものとなるように調整することも可能である。
【００２６】
また、上記実施形態では、対となる傾斜平面４ｂを２組備えた逆四角錐形の下端部を有する液位検出装置４について説明したが、例えば、図４（ａ）に示すように、下端部に対となる傾斜平面４ｂを１組だけ形成して楔状としたものであってもよく、図４（ｂ）に示すように、下端部に対となる傾斜平面４ｂを４組形成して八角錐形としたものであってもよい。即ち、この対となる傾斜平面４ｂは、１組以上あればよく、組数が少ないほど検査者の頭が入射光を遮ることとなる方向が少なくなり、組数が多いほどこの入射光を遮ることとなる方向が分散されることになる。さらに、液位検出装置４の下端部は、これら対となる傾斜平面４ｂのみで形成されている必要はなく、例えば各傾斜平面４ｂや円柱部４ａの側面との境界部分はアール等の曲面によって滑らかに繋がっていてもよい。
【００２７】
また、上記実施形態では、液位検出装置４における傾斜平面４ｂの上方を円柱部４ａとする場合を示したが、この部分はほぼ垂直な側面があれば、必ずしも周側面を有する円柱状である必要はなく、例えば側面が複数の平面からなる角柱状であってもよい。この円柱部４ａ等の側面は、ある程度傾斜角度の大きい入射光や出射光を全反射させて下端部や上端面４ｄに導く働きを有する。ただし、入射光が円柱部４ａ等の側面で反射した場合、出射光もこの側面で同じ回数だけ反射することが多いので、側面での往復の反射の回数は偶数回となり、入射光と出射光の方向と角度の関係はそのまま保たれることが多い。
【００２８】
また、上記実施形態では、液位検出装置４の上端を上端面４ｄとする場合を示したが、この上端は必ずしも平面である必要はなく、凹面や凸面等のレンズ面、又は、入射光を十分に透過するマット面等であってもよい。さらに、この液位検出装置４の上端は、上方から覗き込めればよいので、上記実施形態のように蓋板３の上方に突出している必要はなく、蓋板３の上面の窪みの中に露出しているだけであってもよい。
【００２９】
また、上記実施形態では、液位検出装置４の材質にアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等のような透明度の高い樹脂を用いる場合を示したが、多少透明度が低下しても同様の効果は得られるので、透光性を有する他の樹脂を用いることもできる。さらに、樹脂以外の透光性を有するガラスやその他の素材を用いることも可能である。
【００３０】
また、上記実施形態では、樹脂製の電槽１と蓋板３を電池外装体とした鉛蓄電池について説明したが、この電池外装体の構成は任意であり、電解液が液式の電池であれば鉛蓄電池以外のものにも同様に実施可能である。さらに、本発明の液位検出装置は、電池の電解液に限らず、他の任意の液体の液位を検出する場合にも使用可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の液位検出装置及びこれを備えた蓄電池によれば、液位検出装置の基部から入射した光を先端部の対となる傾斜平面で２度効率よく反射させて戻すので、電解液等が不足した場合の出射光を十分に明るくすることができる。しかも、視線を僅かにずらすだけで、入射光を検査者の頭で遮るようなことがなくなるので、確実に明るく見えるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、蓋板に液位検出装置を取り付けて構成された鉛蓄電池を示す部分拡大縦断面正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、液位検出装置の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すものであって、下端部が逆円錐形の液位検出装置の入射光と出射光の関係を示す縦断面正面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すものであって、液位検出装置の楔状の下端部（ａ）と逆八角錐形（ｂ）の下端部を示す部分拡大斜視図である。
【図５】従来例を示すものであって、下端部が逆円錐形の液位検出装置の入射光と出射光の関係を示す縦断面正面図である。
【符号の説明】
１    電槽
２    電解液
３    蓋板
３ａ  液位検出口
４    液位検出装置
４ａ  円柱部
４ｂ  傾斜平面
４ｄ  上端面
【図１】
2004198215.tif 000003
【図２】
2004198215.tif 000004
【図３】
2004198215.tif 000005
【図４】
2004198215.tif 000006
【図５】
2004198215.tif 000007