(57)【要約】【課題】制御弁式鉛蓄電池において、排気筒から排出された少量の電解液が排気筒とキャップ状弁体とを固着させたり、シール用オイルの流出を抑制し、高温あるいは長期間の使用においても安定した開閉弁圧を維持できる、信頼性の高い制御弁式鉛蓄電池を提供すること。【解決手段】蓋に設けた凹部の基部に排気筒を設け、この排気筒にキャップ状弁体を装着するとともに、キャップ状弁体を覆う上蓋を前記蓋に接合した制御部式鉛蓄電池であって、排気筒基部とキャップ状弁体基部間の寸法よりも薄い寸法を有する電解液吸収体を排気筒周囲を囲うよう、排気筒基部に接して配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓋に設けた凹部の基部に排気筒を設け、この排気筒にキャップ状弁体を装着するとともに、キャップ状弁体を覆う上蓋を前記蓋に接合した制御部式鉛蓄電池であって、前記排気筒基部と前記キャップ状弁体基部間の寸法よりも薄い寸法を有する電解液吸収体を前記排気筒周囲を囲うよう、前記排気筒基部に接して配置したことを特徴とする制御弁式鉛蓄電池。
【請求項２】
蓋に設けた凹部の基部に排気筒を設け、この排気筒にキャップ状弁体を装着するとともに、この排気筒に対向する前記凹部の側壁および前記凹部基部に接して電解液吸収体を配置したことを特徴とする制御弁式鉛蓄電池。
【請求項３】
円弧状に湾曲した帯状の電解液吸収体を前記凹部に装着し、この電解液吸収体は、その円弧外面が前記凹部の側壁に圧接するよう付勢されてなることを特徴とする請求項２に記載の制御弁式鉛蓄電池。
【請求項４】
蓋に凹部を設けるとともに、前記凹部の基部に排気筒を設け、かつ、これら凹部と排気筒とが同心円状に設けられてなり、この排気筒にキャップ状弁体を装着するとともに、キャップ状弁体を覆う上蓋を前記蓋に接合した制御部式鉛蓄電池であって、前記凹部に円筒形状の電解液吸収体を配置してなり、前記排気筒に装着された状態の前記キャップ状弁体の外径をｒ、凹部２４の内径をＲ、前記円筒形状の電解液吸収体の厚みと内径をそれぞれｔ、Ｒ１としたときに、（ｔ＋Ｒ１）＞（Ｒ＋ｒ）／２の関係を満たすことを特徴とする制御弁式鉛蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制御弁式鉛蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バックアップ電源やシニアカート等の電動車両用電源として制御弁式鉛蓄電池が用いられている。制御弁式鉛蓄電池は所定数のセルが電槽に収納され、この電槽を蓋で覆った構造を有し、蓋に電池内圧を所定値以下に維持するための制御弁が設けられている。この制御弁は電池内で発生したガスにより電池内圧が所定値（開弁圧）に上昇すると開弁し、電池内圧を低下させる。この開弁により電池内圧が別の所定値（閉弁圧）まで低下すると閉弁し、電池外部から電池内部への空気中の酸素の流入と、これによる負極の酸化を抑制する。
【０００３】
制御弁の一般的な構造は図１に示したように、極板群（図示せず）を収納した電槽１に排気筒２を設けた蓋３を接合し、この排気筒２にＥＰＤＭといったゴム製のキャップ状弁体４を装着し、キャップ状弁体４の上部にこの弁体の脱落を防止するための上蓋５を配置した構造を有している。排気筒２とキャップ状弁体４との間には制御弁の開閉弁圧を安定させるためにシリコンオイルやポリブテンなどのシール用オイルが塗布されている。シール用オイルは排気筒２とキャップ状弁体４間を潤滑することにより、排気筒２とキャップ状弁体４との固着を防止し、開弁圧の上昇を抑制すると同時に排気筒２とキャップ状弁体４との間隙をシールすることにより、閉弁圧の低下を抑制する。このシールが行われない場合は、制御弁は閉弁せず、電池内へ酸素が流入するために、負極が酸化してしまう。
【０００４】
また、排気筒２を蓋３の上面から直接突出させた場合、排気筒２の寸法分、電池高さが高くなるため、電池の小形化の観点で蓋３に凹部６を設け、この凹部６の底面から排気筒２を突出させる構造が一般的である。
【０００５】
一方、制御弁式鉛蓄電池の制御弁の開弁圧は十数ｋＰａ、閉弁圧はこれよりも低い数ｋＰａ〜十数ｋＰａで設定されている。通常の使用で制御弁は殆ど開弁しないが、４０℃を超えるような雰囲気温度下でトリクル充電を行うといった過充電となりやすい条件化で制御弁が開弁する。
【０００６】
この開弁時に電池内部のガスが排出されると同時に電解液の液滴が排気筒から排出される場合がある。この排出された電解液は排気筒２の基部に滞留する。このような状態で電池を横倒ししたり、反転させた場合に、排気筒２基部に滞留した電解液が上蓋５と蓋３との間隙を通して電池外部に漏出し、機器を腐食させたり、人体に付着するという問題がある。特許文献１には、このような電解液の漏出を抑制するために、上蓋５と蓋３との間に吸液マット７を配置し、排気筒２から排出した電解液を吸液マット７に吸収させる構造が示されている。
【特許文献１】特開平５−２１７５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示されたような構造は、電池を横倒しあるいは反転した状態で初めて電解液を吸液するものであり、電池を正置状態とした場合、電解液は排気筒基部に滞留したままの状態となる。そして電池を高温状態で長期間使用した場合、この滞留した電解液が水分蒸発により濃縮化し、硫酸濃度が上昇する。
【０００８】
このような濃縮化された電解液、すなわち高濃度の硫酸が排気筒２に滞留し、排気筒２とキャップ状弁体４との間に介在した場合、排気筒２とキャップ状弁体４とが固着して開弁圧が異常に上昇する場合があることがわかってきた。また、逆に排気筒２とキャップ状弁体４との間に塗布したシール用オイルが流出し、閉弁圧が異常に低下したり、電池内の気密が損なわれる場合もあることがわかってきた。
【０００９】
本発明は制御弁式鉛蓄電池において、排気筒から排出された少量の電解液が排気筒とキャップ状弁体との固着を抑制し、これらの間に塗布したシール用オイルの流出を抑制し、高温あるいは長期間の使用においても安定した開閉弁圧を維持できる、信頼性の高い制御弁式鉛蓄電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、蓋に設けた凹部の基部に排気筒を設け、この排気筒にキャップ状弁体を装着するとともに、キャップ状弁体を覆う上蓋を前記蓋に接合した制御部式鉛蓄電池であって、前記排気筒基部と前記キャップ状弁体基部間の寸法よりも薄い寸法を有する電解液吸収体を前記排気筒周囲を囲うよう、前記排気筒基部に接して配置したことを特徴とする制御弁式鉛蓄電池を示すものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２に係る発明は、蓋に設けた凹部の基部に排気筒を設け、この排気筒にキャップ状弁体を装着するとともに、この排気筒に対向する前記凹部の側壁および前記凹部基部に接して電解液吸収体を配置したことを特徴とする制御弁式鉛蓄電池を示すものである。
【００１２】
さらに、本発明の請求項３に係る発明は、請求項２の制御弁式鉛蓄電池において、円弧状に湾曲した帯状の電解液吸収体を前記凹部に装着し、この電解液吸収体は、その円弧外面が前記凹部の側壁に圧接するよう付勢されてなることを特徴とするものである。
【００１３】
そして、本発明の請求項４に係る発明は、蓋に凹部を設けるとともに、前記凹部の基部に排気筒を設け、かつ、これら凹部と排気筒とが同心円状に設けられてなり、この排気筒にキャップ状弁体を装着するとともに、キャップ状弁体を覆う上蓋を前記蓋に接合した制御部式鉛蓄電池であって、前記凹部に円筒形状の電解液吸収体を配置してなり、前記排気筒に装着された状態の前記キャップ状弁体の外径をｒ、凹部２４の内径をＲ、前記円筒形状の電解液吸収体の厚みと内径をそれぞれｔ、Ｒ１としたときに、（ｔ＋Ｒ１）＞（Ｒ＋ｒ）／２の関係を満たすことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の制御弁式鉛蓄電池は、前記した構成を有することにより、排気筒から排出された電解液を吸収し、流動状態で滞留した電解液が排気筒とこれに装着されたキャップ状弁体と直接接触することを抑制する。これにより、高温使用や長期間使用においても制御弁の開閉弁圧を適切な値に維持し、かつ弁の気密性に優れた信頼性の高い制御弁式鉛蓄電池を供給することができ、工業上、極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
〈第１の実施形態〉
図２は本発明の制御弁式鉛蓄電池（以下、「電池」という。）２１の制御弁部を示す断面図である。極板群（図示せず）を収納する電槽２２にこの電槽２２の開口部を覆う蓋２３が接合されている。蓋２３の上面には凹部２４が設けられ、凹部２４の底を基部２４ａとして筒状の排気筒２５が設けられている。排気筒２５にはキャップ状弁体２６が装着されている。なお、図示しないが、排気筒２５とキャップ状弁体２６との固着やこれらの部材間の隙間による気密不良を抑制するため、シリコンオイルやフッ素樹脂オイル等のシール用オイルが塗着されている。そして、キャップ状弁体２６の排気筒２５からの脱落を防止するための上蓋２８が蓋２３に接合している。
【００１７】
そして、本発明の電池２１は、排気筒２５の基部２４ａ（凹部２４の底部に相当）とキャップ状弁体２６の基部２６ａ間の寸法（図２のＡ寸法）よりも薄い寸法を有する電解液吸収体２７を排気筒周囲を囲うよう、前記排気筒２５基部の基部２４ａに接して配置する。この電解液吸収体２７は排気筒２５の基部２４ａに従来滞留していた電解液を吸収することにより、排気筒２５とキャップ状弁体２６との間が常に電解液に接した状況を解消し、開閉弁圧を安定化する。
【００１８】
電解液吸収体２７は図３に示すようなリング状の吸液性部材を用いることができる。また、材質としてガラス繊維やＰＰ樹脂繊維といった耐酸性の繊維の抄紙体や、耐酸性パルプの紙をプレス型で切断加工したものを用いることができる。
【００１９】
また、電解液吸収体２７の厚みを図２中のＡ寸法よりも薄くすることにより、キャップ状弁体２６と電解液吸収体２７とは接触することがないので、電解液吸収体２７が含浸する電解液が再度キャップ状弁体２６および排気筒２５に移行することを抑制できる。
【００２０】
上記の本発明の構成において、図４に示した如く、凹部２４の側壁２４ｂに傾斜を設け、基部２４ａに行くにしたがい、その凹部２４の内径が小となるようにすることもできる。この場合、電解液吸収体２７を凹部２４に装着するにつれて電解液吸収体２７は圧縮されて嵌合するため、電解液吸収体２７は凹部２４からより脱落しづらくなる。
【００２１】
〈第２の実施形態〉
図５は本発明の第２の実施形態による制御弁式鉛蓄電池（以下、「電池」という。）５１の制御弁部を示す図である。この第２の実施形態は、前記した第１の実施形態の電池における電解液吸収体２７を図６に示した形状、すなわち帯状のものを円弧状に曲げた形状の電解液吸収体５７を用いたものである。
【００２２】
電解液吸収体５７は凹部２４の基部２４ａおよび側壁２４ｂに接するよう配置することにより、凹部２４での電解液の滞留を抑制し、かつ電解液吸収体５７の凹部２４からの脱落を抑制することによって、第１の実施形態による電池２１と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
なお、帯状の電解液吸収体に曲げくせをつけて円弧状とする際、円弧の外径を凹部２４の内径よりも大としておけば、凹部２４に装着した状態の電解液吸収体５７はその円弧外面が側壁２４ｂに圧接するよう付勢された構成となる。その結果、側壁２４ｂ内で電解液吸収体５７を固定することができる。
【００２４】
〈第３の実施形態〉
図７は本発明の第３の実施形態による制御弁式鉛蓄電池（以下、「電池」という。）７１の制御弁部を示す図である。この第３の実施形態は、前記した第１の実施形態の電池における電解液吸収体２７を図８に示した円筒形状とした電解液吸収体７７を用いたものである。
【００２５】
電解液吸収体７７は凹部２４の基部２４ａに接するよう配置することにより、凹部２４での電解液の滞留を抑制することができる。また、図９に示したように、排気筒２５および凹部２４を同心円状に形成し、排気筒２５に装着された状態のキャップ状弁体２６の外径をｒ、凹部２４の内径をＲ、円筒形の電解液吸収体７７の厚みと内径をそれぞれｔ、Ｒ１としたときに、（ｔ＋Ｒ１）＞（Ｒ＋ｒ）／２の関係を満たすように設定すれば、電解液吸収体７７が凹部２４内で位置がずれたとしても、電解液吸収体７７とキャップ状弁体２６との接触を防ぐことができる。その結果、排気筒２５とキャップ状弁体２６間に電解液吸収体７７からの電解液が再付着することがない。第３の実施形態の電池は上記の構成を有し、第１の実施形態および第２の実施形態と同様、制御弁の開閉弁圧を安定化し、気密もれを抑制する効果を得ることができる。
【実施例】
【００２６】
従来例および本発明の実施の形態による１２Ｖ３Ａｈの制御弁式鉛蓄電池を作成し、過充電による溢液試験前後の制御弁の開閉弁圧を測定した。従来例の電池Ａは図１に示す構成とした。パルプ紙の吸液マット７を上蓋５と蓋との間に設けたものである。
【００２７】
本発明の電池Ｂは図２に示す本発明の第１の実施形態による構造を有している。さらに本発明の電池Ｃは図５に示す本発明の第２の実施形態による構造を有している。そして、本発明の電池Ｄは図７に示す本発明の第３の実施形態による構造を有している。なお、これら本発明の電池Ｂ、ＣおよびＤの電解液吸収体はいずれも従来例の電池Ａの吸液マット７と同様の素材を用いたものである。。
【００２８】
これら従来例の電池Ａと本発明の電池Ｂ、ＣおよびＤについて下記の手順で評価試験を行った。なお、電池は正置状態、すなわち、排気筒２および排気筒２５が直立し、かつ上方に向かって開口した状態に置いた。
評価試験手順：
１）開閉弁圧測定Ｉ（２５℃中）
２）０．３Ａ定電流で３０時間連続過充電（２５℃中）
３）６０℃中３ヶ月放置
４）開閉弁圧測定II（２５℃中）
上記の手順による開閉弁圧測定Ｉ・IIの結果を表１に示す。なお、試験はそれぞれｎ＝
１０で行い、開閉弁圧それぞれの最大値と最小値を示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１に示した結果から、本発明によるものは従来例の電池Ａに比較し、開閉弁圧Ｉ−II
間に顕著な変化がなく、安定した開閉弁圧を有していることがわかる。これは高温過充電中に排気筒から排出された電解液がキャップ状弁体と排気筒との間に接触することを抑制することによって得られた効果である。
【００３１】
一方、従来例の電池Ａでは、排気筒２から排出した電解液が凹部６に滞留し、キャップ状弁体４の下端が滞留した電解液に接触した状態であった。そしてこの電池Ａの一部ではキャップ状弁体４と排気筒２の固着が認められた。この固着が発生した場合、開弁圧は異常に上昇していた。開弁した時点で、電槽は電池内圧により著しい膨れが認められた。一方、このように固着より開弁圧が異常に上昇した制御弁の一旦開弁した後の閉弁圧は０、すなわち、閉弁しない状態となっていた。その結果、開閉弁圧は安定しないばかりか、気密が損なわれて制御弁の機能を喪失していた。
【００３２】
本発明の電池では、従来例で発生したような、キャップ状弁体を浸すような電解液の滞留は認められず、殆どすべてが電解液吸収体に含浸された状態となっていた。したがって、排気筒２５とキャップ状弁体２６間の固着が抑制され、また、シール用オイル剤の散逸も抑制されており、６０℃３ヶ月放置の放置を経ても安定した開閉弁圧を有していた。したがって、電池内圧上昇による膨れや制御弁の気密不良といった現象は認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の制御弁式鉛蓄電池は高温中の長期間使用においても制御弁の開閉弁圧を安定化させ、信頼性の高い電池を提供できるため、長期間連続使用されるような、バックアップ電源用途等に対して極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来例の制御弁式鉛蓄電池の要部を示す図
【図２】本発明の第１の実施形態による制御弁式鉛蓄電池の要部を示す図
【図３】電解液吸収体を示す図
【図４】本発明の第１の実施形態による他の制御弁式鉛蓄電池の要部を示す図
【図５】本発明の第２の実施形態による制御弁式鉛蓄電池の要部を示す図
【図６】本発明の第２の実施形態による電解液吸収体を示す図
【図７】本発明の第３の実施形態による制御弁式鉛蓄電池の要部を示す図
【図８】本発明の第３の実施形態による電解液吸収体を示す図
【図９】本発明の第３の実施形態による制御弁式鉛蓄電池の要部を示す図
【符号の説明】
【００３５】
１      電槽
２      排気筒
３      蓋
４      キャップ状弁体
５      上蓋
６      凹部
７      吸液マット
２１    （本発明の第１の実施形態による）電池
２２    電槽
２３    蓋
２４    凹部
２４ａ  基部
２４ｂ  側壁
２５    排気筒
２６    キャップ状弁体
２６ａ  （キャップ状弁体の）基部
２７    電解液吸収体
２８    上蓋
５１    （本発明の第２の実施形態による）電池
５７    電解液吸収体
７１    （本発明の第３の実施形態による）電池
７７    電解液吸収体
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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