(57)【要約】【目的】鉛蓄電池を簡便に再生し、その寿命を著しく延長することができる電源および充電法を提供する。【構成】摺動変圧器の二次側端子の一つに整流器の一端が接続され、該整流器の他端が鉛蓄電池に接続する端子の一つに接続されている構成の再生充電用電源、および、商用交流電圧を摺動変圧器を用いて変圧し、その変圧した交流を整流器で整流し、その整流された電流を単数または複数個が直列に接続された鉛蓄電池に通電し、低電流値で鉛蓄電池を充電する再生充電法。【選択図】  図１
2004207203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動変圧器の二次側端子の一つに整流器の一端が接続され、該整流器の他端が鉛蓄電池に接続する端子の一つに接続されていることを特徴とする再生充電用電源。
【請求項２】
商用交流電圧を摺動変圧器を用いて変圧し、その変圧した交流を整流器で整流し、その整流された電流を単数または複数個が直列に接続された鉛蓄電池に通電し、０．０４Ｃアンペアないし０．０００５Ｃアンペアの電流値で鉛蓄電池を充電することを特徴とする再生充電法。
【請求項３】
請求項２において、該鉛蓄電池が電解液中に０．００１％ないし０．０１％のポリビニルアルコールを含むものである再生充電法。
【請求項４】
請求項２において、充電を延べ４８時間以上行なう再生充電法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鉛蓄電池の寿命を著しく延長することができる再生充電用電源およびそれを用いた再生充電法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、乗用車、トラック、バス、フォークリフト、ゴルフカート等に用いる電源として、主として鉛蓄電池が用いられ、その充電は、通常原動機により駆動されるオルタネーターか、商用電源を降圧して整流する充電器を用いて行なわれている。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、その充電は、過充電による電極の劣化を防止する目的で、セル１個当り最高２．４ボルト、即ち定格１２ボルトの鉛蓄電池に対しては最高１４．４ボルト程度に制限されており、このために頻繁に充放電が繰り返される運転条件では、電池が充電不足の状態となり、硫酸鉛の結晶が成長し、充放電サイクル寿命が短くなる欠点があった。特に、電池の充放電サイクル寿命を延長する効果のあるポリビニルアルコール等の添加剤を用いた場合、充電不足の傾向が大きく、添加剤の本来の効果を充分に発揮できない場合があった。また、セル間の充電度合いのばらつきを少なくするために均等充電と称して、長時間小電流で充電する方法があるが、高価な充電器を長時間占有することになるので、使用されることが少なく、且つその時間も高々１０時間程度であり、十分な効果が得られていなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、鉛蓄電池の充電において、摺動変圧器の二次側端子の一つに整流器の一端が接続され、該整流器の他端が鉛蓄電池に接続する端子の一つに接続されている再生充電用電源、および、商用交流電圧を摺動変圧器を用いて変圧し、その変圧した交流を整流器で整流し、その整流された電流を単数または複数個が直列に接続された鉛蓄電池に通電し、０．０４Ｃアンペアないし０．０００５Ｃアンペアの電流値で鉛蓄電池を充電する再生充電法である。ここでＣとは、５時間率で放電した場合の定格容量（アンペアアワー）の数値を指す。例えば定格容量４０アンペアアワーの電池では０．０４Ｃアンペアは１．６アンペアに相当する。
【０００５】
【作用】本発明で用いる摺動変圧器とは、環状の磁芯に導体を多数回巻きつけ、その任意の巻線に接する摺動刷子から任意の二次電圧を取り出せる構造の単巻変圧器であり、一般に「スライダック」の商品名で呼ばれている。この摺動変圧器は、数十アンペアの電流容量のものが容易に得られ、且つ変圧器の熱容量が大きく放熱特性に優れ短時間の過負荷に優れた耐久性を示すので、負荷の条件が毎回大きく変化する鉛蓄電池の再生充電回路用変圧器として特別な安全回路や電流制御回路を用いることなく適用することができ、極めて簡便で、且つ耐久性に優れている。更に、一般の変圧器では二次電圧はタップにより固定されるので、充電器の電流調節はタップの切替と、その間を補間する電流制御要素が必要である。特に鉛蓄電池では電池の内部抵抗が小さく、従って僅かの端子電圧の変化で充電電流の値が大きく変化するので、小電流での充電を維持する為には抵抗器やトランジスタ等の電流制御要素が不可欠であった。これに対し、摺動変圧器ではそれ自体で二次電圧を連続的に細かく調節することが可能であり、それ以外の電流制御要素を必要としない。したがって余分な発熱が無く、充電の際のエネルギー高率が高い。
【０００６】本発明で用いる摺動変圧器は、鉛蓄電池の充電不足によって成長した硫酸鉛の結晶を分解するための充電に使用するもので、これに要する電気量は鉛電池全体の電気容量に比べれば僅かである。したがって、再生充電回路の電流容量は、通常の鉛電池の充電に用いられる充電回路の電流容量の十分の一ないし百分の一程度の小型のもので充分である。
【０００７】本発明で適用する充電電流は０．０４Ｃアンペアないし０．０００５Ｃアンペアが好適である。０．０４Ｃアンペアより高い場合は、水の電気分解が激しく、長時間継続すると陽極の劣化が促進されるので好ましくない。また０．０００５Ｃアンペアより小さい電流では再生の効果が小さく、且つ再生に著しく長時間を要するので好ましくない。
【０００８】再生充電に要する時間は通常４８時間以上が好適であり、一般に、約７０時間を超えるとその効果が顕著に認められ、１２０時間以上では改善の効果がほぼ飽和する。即ち、鉛蓄電池の電解液の比重が、劣化した電池では１．１５以下であったものが再生後は１．２８以上になり、電池の内部抵抗が小さくなり、大電流放電の際の端子電圧の低下が小さくなる。
【０００９】電解液の添加剤としてポリビニルアルコールを用いた場合、その濃度は０．００１％ないし０．０１％であることが好適であり、特にこの場合、小電流で長時間の充電により、電極内部の硫酸鉛の分解が促進され電池の再生が効果的に行なわれる。これに対し、通常の電流値での短時間の充電では陰極のサルフェーションが十分には解消されないという問題があるので、電池の活性化が殆ど起こらない。
【００１０】
【実施例】
【実施例１】フォークリフト用４８ボルト４５０ＡＨの鉛蓄電池で約４．５年使用し、電解液の比重値が、通常の充電では１．１８以上には上昇しないものを使用して以下の再生処理を行なった。全体で２４個のセルのうち、１２個のセルについて、平均重合度２０００のポリビニルアルコールを電解液中に０．００３％添加し、残りの１２個のセルには何も加えなかった。このセルを直列に接続し、図１の回路を用いて８アンペア（０．０１８Ｃアンペア）で連続充電４８時間の場合と、連続充電１２０時間の場合について行ない、鉛蓄電池の再生を試みた。図１では、ＡＣ１００Ｖ電源１を摺動変圧器２の１次側に接続し、その２次出力を整流器３で整流し、セルを直列に接続した鉛電池５を充電し、充電電流を電流計４で検出した。その結果、電解液の比重は表１に示すように上昇し、特にポリビニルアルコールを電解液中に添加した場合は顕著に上昇した。
表１、  電解液の比重
条件                ポリビニルアルコール有り    ポリビニルアルコール無し
充電前              平均１．１８ｇ／ｃｃ        平均１．１８ｇ／ｃｃ
４８時間充電後      平均１．２４ｇ／ｃｃ        平均１．１９ｇ／ｃｃ
１２０時間充電後    平均１．２９ｇ／ｃｃ        平均１．２２ｇ／ｃｃ
【００１１】
【実施例２】３年間使用して劣化した１２ボルト定格容量１４５ＡＨの鉛蓄電池を１０個直列に接続し、平均重合度２０００のポリビニルアルコールを電解液中に０．００３％添加した場合と無添加の場合について、実施例１と同様の装置を用いて０．０２Ｃ（２．９アンペア）で連続充電４８時間の場合と、連続充電１２０時間の場合について行ない、鉛蓄電池の再生を試みた。その結果、２００アンペア−５秒の高率放電特性は表２に示すように夫々改善されており、特に電解液にポリビニルアルコールを添加した電池では著しく改善された。
表２、  ２００アンペア−５秒放電後の電池端子電圧
条件                ポリビニルアルコール有り    ポリビニルアルコール無し
充電前              平均８．０２Ｖ              平均８．０２Ｖ
４８時間充電後      平均８．５０Ｖ              平均８．３０Ｖ
１２０時間充電後    平均９．５０Ｖ              平均８．８０Ｖ
【００１２】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明は、充電不足により生成した硫酸鉛を効果的に分解して鉛電池を再生することができる簡便な装置およびそれを用いた再生方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】再生充電の回路図
【符号の説明】
１：ＡＣ１００Ｖ電源
２：摺動変圧器
３：整流器
４：電流計
５：鉛蓄電池
【図１】
2004207203.tif 000003