(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを収納したハウジングと、前記複数のセルに跨ってその上方で前記ハウジングに液密に固定されたバッテリカバーと、前記バッテリカバーに取り付けられ前記セルに接続された１対の端子とから成り、前記バッテリカバーは、セル相互を連通する排気通路の端部に液密に設けられた排気キャップ組立体を有し、また前記バッテリカバーは、各セルに対応して嵌め込まれた液口栓を有する自動車用バッテリにおいて、前記排気キャップ組立体は、前記排気通路の端部に連通する螺旋通路を外周面に有する排気キャップから成り、前記排気キャップは、前記螺旋通路の下流端に連通してガスを濾過する撥水性ガスフィルタを内蔵していることを特徴とする電解液漏れ遅延自動車用バッテリ。
【請求項２】
複数のセルを収納したハウジングと、前記セルの上方を横たわって前記ハウジングに嵌着し熱シールされたバッテリカバーと、前記バッテリカバーに取り付けられ前記セルに接続された１対の端子とから成り、前記バッテリカバーは、各セルに相応して嵌め込まれた液口栓を有する自動車用バッテリにおいて、前記バッテリカバーは、ブロックによってそれぞれ１組のセルの上を横たわる２つの仕切室に分割され、各組毎にセルが相互に連通するように、各組のセルの上を横たわるバッテリカバーの排気孔が排気通路によって接続され、前記排気通路は、前記２つの仕切室を隔離するように、それぞれの端部で前記ブロックに接続され、また各排気通路の他端には排気ガスを逃す排気キャップ組立体が設けられていることを特徴とする電解液洩れ遅延自動車用バッテリ。
【請求項３】
請求項２に記載の自動車用バッテリであって、前記ブロックは、前記２つの排気通路を隔離する追加の分離壁を有し、前記液口栓のまわりには前記バッテリカバー内で前記ブロックをシールするシール用リングが設けられていることを特徴とする電解液洩れ遅延自動車用バッテリ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の自動車用バッテリであって、前記排気キャップ組立体は、前記排気通路の前記他端に嵌め込まれた排気キャップから成り、前記排気キャップには排気ガスを逃すのを許すためにガスフィルターが嵌め込まれていることを特徴とする電解液洩れ遅延自動車用バッテリ。
【請求項５】
請求項４に記載の自動車用バッテリであって、前記排気キャップは、前記排気通路の前記他端に連通する排気孔と、前記排気孔から前記排気キャップの外周まで上向きに延びる第１の垂直孔と、前記排気キャップの外周に設けられ、一端が前記第１の垂直孔に接続され、他端が下向きに延びる第２の垂直孔に接続された螺旋通路とを有し、前記第２の垂直孔は、前記ガスフィルターに連通するように前記排気キャップの中央まで延びていることを特徴とする電解液洩れ遅延自動車用バッテリ。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の自動車用バッテリであって、前記ガスフィルターは、撥水性を有する微孔質ガスフィルタであることを特徴とする電解液洩れ遅延自動車用バッテリ。
【請求項７】
請求項６に記載の自動車用バッテリであって、前記微孔質ガスフィルタは、約７０ミクロンの粒子寸法を有することを特徴とする電解液洩れ遅延自動車用バッテリ。
【請求項８】
請求項４乃至７のいずれかに記載の自動車用バッテリであって、前記ガスフィルターは、排気ガスを逃す孔を有するフィルターカバーによって覆われていることを特徴とする電解液洩れ遅延自動車用バッテリ。
【請求項９】
請求項２乃至８のいずれかに記載の自動車用バッテリであって、各液口栓は、Ｏリングシールによって前記バッテリカバーに嵌め込まれていることを特徴とする電解液洩れ遅延自動車用バッテリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用バッテリに関し、特に電解液漏れを遅延することができる自動車用バッテリに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車に用いるために、自由に動く電解液を有するバッテリは、主に、製造の容易性と低価格とによって当業界では今でも優位な立場を維持している。更に、液充満型バッテリは、液不足型バッテリに比べてある技術的な利点を有することが知られているが、この液充満型バッテリの限度は、内部圧力の確立によって、処理中、移送中及び充電中に、液漏れの固有の怖れがあることにある。その結果、少数の自動車用バッテリは、相当の価格を犠牲にして吸水性ガラスマット（ＡＧＭ）型セパレータと組み合わされた弁制御型の電解液洩れ防止バッテリに変換されている。
【０００３】
上記の事情から、特に、自動車の用途に最適な自由に動くことができる電解液を収納した低価格で漏れ遅延／抵抗型のバッテリを開発する強い需要があることは明らかである。
【０００４】
今まで、バッテリカバーの特別設計を利用して電解液が自由に動く漏れ抵抗型バッテリを開発しようとする多くの試みがあった。これに関連して提出された幾つかの特許のうち、その幾つかを、関連する重要性に鑑みて、以下に引用する。
米国特許第５，８４３，５９３号  (１９９８年１２月１日発行）
米国特許第５，６８３，８３０号  (１９９７年１１月４日発行）
米国特許第５，４２４，１４６号  (１９９５年６月１３日発行）
米国特許第５，３８０，６０４号  (１９９５年１月１０日発行）
欧州特許第６３９８６２  Ｂ１号  (１９９６年９月１８日発行）
【０００５】
上記に引用した多くの特許では、通常上下の蓋からなる比較的複雑な設計のバッテリカバーを用いることによって漏れ遅延特性が達成される。即ち、バッテリカバーは、熱シール法か超音波法かのいずれかによって主カバーに固定されている第２の部分を備えている。バッテリが斜めに傾いたり、逆さまになったりした場合に、容器からバッテリカバーの２つの部分の間の空間に電解液が流出することがあり、この電解液は、次に、バッテリが直立位置を復帰すると、逆流する。
【０００６】
しかし、２つの部分からなるバッテリカバーに基づく設計は、比較的高価であり、また製造段階が一層複雑となり、これは、自動車用バッテリを高価にする欠点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、製造工程を複雑にすることなく、１つの部分から成る簡単な構造のバッテリカバーを有し、従って安価に製造することができる電解液洩れ遅延型バッテリを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、側部排気装置を備えた多セル構造体（１２Ｖ）は、バッテリ容器の中間仕切りに相応する位置でバッテリカバーを通る共通の排気通路を遮断することによって２つの独立した室に分けられる。このようにすると、微孔性ガスフィルタを封入した特別の形式の排気通路（排気チューブ）が嵌め込まれた単一の排気口をそれぞれ備えた各３セルバッテリ室が形成される。
【０００９】
バッテリがいずれかの方向に傾くと、電解液の自由な流れを阻止する有益なエアロックを生ずるほかに、バッテリが排気通路に沿って短い側に傾くと、上方のセルから下方のセルに電解液が移動するのを最小限にする付加的な利点が生ずる。これは、バッテリカバーの中間の排気通路の遮断によって電解液が上方の３つのセルから下方の３つのセルに電解液が移動するのが阻止されることによる。その結果、所定の期間の傾き後、バッテリが元の直立状態に復帰したときに、カバーを貫通して共通の排気通路を有する通常の側部排気の形態のものと比較すると、電解液のレベル（液位）のセル間の変動を無視できる程度とすることができることが解る。
【００１０】
本発明では、微孔性フィルタを含む排気キャップは、電解液が周壁の螺旋通路に沿って垂直方向に上昇して移動し、次いで微孔性ガスフィルタと接触する前に中央位置に下降せしめられるように設計されている。この構造は、バッテリが種々の方向に傾いたときに電解液の流れに大きな抵抗を示す。
【００１１】
本発明の他の顕著な特徴は、別個の熱シール法や超音波シール法を必要とすることなく、排気キャップ組み立て体を容易に押し込んで取り付けて側部排気通路内にロックすることができることである。
【００１２】
更に、本発明では、プラスチックアロイから作られ、撥水特性を示すように化学的に処理された微粒子(約７０ミクロン）微孔性ガスフィルタが用いられる。これは、排気孔を通って電解液が漏れるのに大きな抵抗を示す。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明による電解液洩れ遅延型自動車用バッテリは、図１乃至図６に示されており、図示の実施の形態では、このバッテリ１０は、図６に示すように、６つのセルＣ１乃至Ｃ６が設けられたハウジング１２を有する。
【００１４】
バッテリカバー１４は、その下面がセルＣ１乃至Ｃ６の上面と同じ高さ位置となるように、ハウジング１２に嵌合し、熱シールされて取り付けられている。バッテリ端子Ｔ１及びＴ２は、これらのセルＣ１乃至Ｃ６に接続されている。
【００１５】
バッテリカバー１４は、図６から解るように、２つのカバー仕切室１４Ｐ及び１４Ｐ’に分割され、仕切室１４Ｐは、セルＣ１乃至Ｃ３を覆い、仕切室１４Ｐ’は、セルＣ４乃至Ｃ６を覆っている。
【００１６】
バッテリカバー１４の仕切室１４Ｐでは、側部排気通路１６がセルＣ１乃至Ｃ３の上方の空間を相互に接続している。同様にして、仕切室１４Ｐ’では、側部排気通路１６’がセルＣ４乃至Ｃ６の上方の空間を相互に接続している。
【００１７】
各セルＣ１乃至Ｃ６は、それぞれ液口栓１８を備え、各液口栓１８は、図５に示すように、バッテリカバー１４内を延びバッテリカバー１４の頂面と同じ高さ位置にある。図５から解るように、この液口栓１８は、バッテリカバー１４を貫通して相応するセルＣ６内に入り込み、このセルＣ６内に収納された電解液が漏出することがないように、Ｏリング２０によってバッテリカバー１４に嵌め込まれている。他のセルに相応する液口栓１８も同様にしてバッテリカバー１４に嵌め込まれている。この液口栓１８は、電解液注入後、閉じられる。
【００１８】
バッテリカバー１４には、液口栓１８を経由してガスを排気するようにセルを跨いでバッテリの長い方の側部に平行に設けられた側部排気通路１６、１６’が設けられており、セルからのガスは、液口栓１８を介してこれらの排気通路１６、１６’に到達するようになっている。
【００１９】
図示の実施の形態では、バッテリカバー１４は、その中間で、その側部排気通路１６、１６’を遮断する中央遮断手段２２を有する。この中央遮断手段２２は、図６のＸ部分を拡大して示した図７に詳細に示されている。この中央遮断手段２２は、バッテリカバー１４に着座されたブロック体２４から成っている。このブロック体２４は、側部排気通路１６の一端が入り込む孔２６と側部排気通路１６’の一端が入り込む孔２６’とを有する。これらの２つの孔２６及び２６’は、ブロック体２４の仕切壁２８によって相互に隔離されている。ブロック体２４は、Ｏリング２０によってバッテリカバー１４に嵌め込まれている。従って、排気通路１６及び１６’は、この仕切壁２８によって相互に隔離されている。
【００２０】
各側部排気通路１６、１６’の他端には排気キャップ組立体３２、３２’が押し込まれている。１つの排気キャップ組立体３２が図６のＹ部分を拡大して示した図８に詳細に示されている。各側部排気通路１６，１６’の他端にはバッテリカバー１４の側部でこれらの排気キャップ組立体３２、３２’が押し込まれる円筒孔３４Ｈ、３４’Ｈが設けられている。
【００２１】
図９乃至図１１は、排気キャップ組立体３２、３２’を一層詳細に示している。排気キャップ組立体３２、３２’は、側部排気通路１６、１６’の他端に嵌め込まれた排気キャップ３６から成っている。この排気キャップ３６は、側部排気通路１６、１６’に連通するように排気キャップ３６の軸線方向に延びるように設けられた排気孔３８と、この排気孔３８の奥から排気キャップ３６の径方向に上向きに延びて排気孔３８を排気キャップ３６の外周に連通する第１の垂直孔４０と、この垂直孔４０の上端から排気キャップ３６の外端側に向けて排気キャップ３６の外周に沿って設けられた螺旋通路４２と、この螺旋通路４２の下流端で第１の垂直孔４０と逆の径方向の下向きに延びる第２の垂直孔４４とを有する。
【００２２】
図９及び図１１から解るように、この排気孔３８、第１の垂直孔４０、螺旋通路４２及び第２の垂直孔４４は、排気キャップ３６の内側半部３６Ｈ１に設けられ、排気キャップ３６の外側半部３６Ｈ２には、図１１に詳細に示すように、内側開口４８を介して第２の垂直孔４４に連通し、排気キャップ３６の外側端部が外気に開口するフィルタ充填室４６を有する。
【００２３】
撥水性微孔質ガスフィルタ５０は、このフィルタ充填室４６に嵌め込まれて充填されており、中央孔５２ａを有するフィルタカバー５２が外側開口４８’を閉じるように嵌め込まれている。撥水性微孔質ガスフィルタ５０は、プラスチックアロイから作られ、撥水特性を示すように化学的に処理された微粒子(約７０ミクロン）から成っている。
【００２４】
バッテリ１０のいずれかのセルによってガスが排気される際に、ガスは、中央遮断手段２２によって一方の仕切室１４Ｐから他方の仕切室１４Ｐ’に逃げることができない。ガスは、それぞれの側部排気通路１６、１６’の他端を経て排気孔３８に逃れさせられる。次いで、このガスは、図９に矢印で示すように、第１の垂直孔４０を経て螺旋通路４２に沿って移動し、第２の垂直孔４４に入る。その後、ガスは、フィルタ５０によって濾過され、フィルタカバー５２の孔５２ａを経て大気に排気される。この構造によって、電解液とフィルタとの直接の接触が防止される。
【００２５】
本発明のバッテリにおいて、図７に示された中央遮断手段２２は、電解液のセル間の動きを少なくして液洩れに抵抗することができ、また図９乃至図１０に示される螺旋通路を有する排気キャップ３６も液洩れに抵抗することができるが、図６に示すように、中央遮断手段２２と図９乃至図１０の排気キャップ３６とを併用すると、液洩れを一層有効に達成することができる。
【００２６】
本発明のバッテリは、前面で９０°回転し又は１８０°回転して逆さになると、液洩れに高度に抵抗する。１２時間の試験時間中、上記の傾き位置で液洩れが観察されなかった。
【００２７】
従来技術の側部排気型バッテリは、排気通路の方向にバッテリの短い側に沿って９０°回転すると、液洩れする傾向がある。排気通路の中央遮断手段２２の効能が表れるのはこの方向である。中央遮断手段２２がないと、空気は、排気通路を自由に移動し、その結果、排気通路の方向に９０°傾くと、側部排気通路から酸が連続的に漏れるが、本発明による排気通路の中央遮断手段２２があると、バッテリが排気通路１６、１６’に沿って９０°傾いたときに、電解液の洩れを大きく減少するエアロックが有効に形成される。
【００２８】
バッテリが傾いたときに、電解液が自由に流動するのを防止するエアロックを形成するほかに、中央ブロックは、一方の組のセルから他方の組のセルに電解液が移動するのを防止することによって、バッテリが傾いたときに、電解液のセル間の変動を少なくする。
【００２９】
排気キャップ組立体３２、３２’は、バッテリが異なった方向に傾いたときに、電解液の流れに大きな抵抗を示す。更に、排気キャップ３６は、側部排気通路１６、１６’に容易に嵌め込むことができ、従って別個の熱シールや超音波シールを避けることができる。
【００３０】
排気通路の中央遮断構造の効果は、図１２及び図１３から想見することができる。図１２に示すように、従来の側部排気型バッテリ（排気通路に中央遮断構造を有しないバッテリ）は、排気通路に方向に短い側に沿って傾いている間、電解液が上方セルから下方セルに連続的に移動しており、その結果、電解液が上方セルから下方セルに顕著に移動する。更に、排気キャップ組立体３２、３２’は、バッテリのほぼ全長に相応する流体圧力を受け、その結果、バッテリは、側部排気開口を通して連続的に漏れを一層生じ易い。
【００３１】
一方、図１３に示すように、バッテリカバー１４の排気通路の中央遮断構造を有すると、そのブロック体２４によって電解液が上方の３つのセル、例えば、セルＣ１が下向きになるように傾くと、中央遮断構造のブロック体２４によって電解液が上方のセルＣ４乃至Ｃ６から下方のセルＣ１乃至Ｃ３に移送するのが阻止される。更に重要なことは、排気キャップ組立体３２、３２’にかかる流体圧力は、半分以下に減少され、それとともに撥水材を含む特別設計の排気キャップ３６を用いると、微粒子微孔性フィルタ５０は、側部排気通路１６、１６’から電解液の漏れを有効に遅延させることができる。
【００３２】
上記したように、排気通路の中央遮断構造は、排気通路の方向に短い側部に沿った９０度の長期の傾き後に、電解液がセル間でのレベル(液位）の変化を大きく減少する。従来の側部排気型バッテリで短い側での２時間の９０度の傾き後の電解液レベルの変化は大きいが、本発明による新規の漏れ遅延バッテリでは、同じ９０度の２時間の傾き後の安定状態での電解液のレベルの変化は無視できる程度に過ぎなかった。
【００３３】
図１４は、排気通路に沿って９０°傾いたときの傾斜テストの比較分析を示すが、その比較分析は、本発明の排気キャップを備えたバッテリと従来の側部排気バッテリとの電解液の漏洩の分析結果と、エアブロックを形成し、従って酸洩れをほとんど無視できる程度まで実質的に遅らせる排気通路の中央遮断手段の効能とを示す。図１４において、△印は、従来の側部排気型バッテリの電解液洩れ特性、□印は、本発明の新規な排気キャップを有する側部排気型バッテリの電解液洩れ特性を示し、また◇印は、本発明の新規な排気キャップと共通の排気通路に設けられた中央遮断手段とを有する本発明による電解液洩れ遅延型バッテリの電解液洩れ特性を示す。
【００３４】
図１４から解るように、図９乃至図１１に示す構造の排気キャップ組立体３２、３２’を用いると、この組立体を用いない場合に比べて、液洩れが小さく、また、中央遮断手段２２を用いると、電解液の洩れ量は一層減少する。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、上記のように、バッテリカバーの排気通路に螺旋通路を含む排気キャップ組立体や排気通路の途中を遮断して電解液が相互に移動することができない中央遮断手段によって電解液の洩れに大きな抵抗を示すことができ、従って大きな振動を受けて傾く傾向がある自動車用バッテリの液洩れ防止に好適である。
【００３６】
特に、螺旋通路を含む排気キャップ組立体と排気通路の中央遮断構造とを併用すると、電解液の洩れ抵抗は一層向上し、バッテリが長時間に渡って傾いても液洩れを有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わるバッテリの正面図である。
【図２】  図１のバッテリの上面図である。
【図３】  図１のバッテリの背面図である。
【図４】  図１のバッテリの側面図である。
【図５】  図２のＶ−Ｖ線拡大断面図である。
【図６】  図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】  本発明に用いられるバッテリカバーの中央遮断手段の拡大断面図である。
【図８】  本発明に用いられる排気キャップ組立体がバッテリカバーに取り付けられた状態の拡大断面図である。
【図９】  図８の排気キャップ組立体の排気キャップの拡大斜視図である。
【図１０】  図８の排気キャップ組立体の排気キャップの拡大正面図である。
【図１１】  図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図である。
【図１２】  図８の排気キャップ組立体を用いたが、中央遮断手段を有しないバッテリの９０°傾いた時の電解液の動きを示す水平断面図である。
【図１３】  図８の排気キャップ組立体と中央遮断手段との両方を備えたバッテリの９０°傾いた時の電解液の動きを示す水平断面図である。
【図１４】  バッテリを排気通路に沿って９０度傾けたときの試験比較分析結果を示す線図である。
【符号の説明】
１０  バッテリ
１２  ハウジング
Ｃ１乃至Ｃ６  ６つのセル
Ｔ１及びＴ２  バッテリ端子
１４  バッテリカバー
１４Ｐ及び１４Ｐ’  ２つのカバー仕切室
１６及び１６’  側部排気通路
１８  液口栓
２０  Ｏリング
２２  中央遮断手段
２４  ブロック体
２６及び２６’    ブロック体２４の両端孔
２８  仕切壁
３２、３２’  排気キャップ組立体
３４Ｈ、３４’Ｈ  円筒孔
３６  排気キャップ
３６Ｈ１及び３６Ｈ２  排気キャップの各半部
３８  排気孔
４０  第１の垂直孔
４２  螺旋通路
４４  第２の垂直孔
４６  フィルタ充填室
４８  排気キャップ３６の内側開口
４８’  排気キャップ３６の外側開口
５０  撥水性微孔質ガスフィルタ
５２  フィルタカバー
５２ａ  フィルタカバー５２の中央孔
【図１】
0003856287.tif 000002
【図２】
0003856287.tif 000003
【図３】
0003856287.tif 000004
【図４】
0003856287.tif 000005
【図５】
0003856287.tif 000006
【図６】
0003856287.tif 000007
【図７】
0003856287.tif 000008
【図８】
0003856287.tif 000009
【図９】
0003856287.tif 000010
【図１０】
0003856287.tif 000011
【図１１】
0003856287.tif 000012
【図１２】
0003856287.tif 000013
【図１３】
0003856287.tif 000014
【図１４】
0003856287.tif 000015