JPH065125U - 蓄電池状態検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価で信頼性の高い密閉形蓄電池用状態検出
装置を提供する。 【構成】 蓄電池の内部圧力に連動して変位するゴムパ
ッキン３と、ゴムパッキン３の変位により離脱接触する
金属片５ａ、５ｂを有するとともに、金属片５ａ、５ｂ
が排気ガスで腐蝕されるのを、遮蔽体４が防ぐ。充電末
期のガス発生による蓄電池内圧上昇を検出するものであ
り、経年、温度、充電電流等にかかわらず、９５〜１０
０％充電状態を正確に検知可能できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は蓄電池状態検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

蓄電池には、いわゆる開放形と密閉形とがある。

【０００３】 鉛蓄電池の開放形は、液式鉛蓄電池とも呼ばれ、蓄電池内に流動電解液を有し ている。鉛蓄電池と言えばほとんどこの構造のものを言い、歴史が古い関係上、 蓄電池状態を検出するために種々の提案が成されている。その主なものとしては 、充電により減少する電解液に着目した液面検出法によるものや、蓄電池容量と 密接な相関関係を有する電解液比重値に着目した電解液比重検出法によるものや 、容量と相関関係を有する開路電圧に着目した開路電圧検出法や、その他種々の 者がある。

【０００４】 一方、密閉形は開放形よりも歴史が新らしく、又、開放形ほどには簡単に状態 検出ができないことから、かならずしも充分な状態検出がなされている訳ではな い。後者に就いて言えば、密閉形は、開放形のような蓄電池内の流動電解液がな く電解液はマット状セパレ−タに保持されているため、電解液比重の測定や電解 液液面位の測定が事実上出来ないことによる。このため、現在わずかに採用され ている密閉形の蓄電池状態検出法としては、前述の開路電圧測定による容量判定 ぐらいである。しかし、近年、密閉形蓄電池の普及には著しいものがあり、密閉 形においても的確な状態検出による蓄電池管理の重要性が大きく成ってきている 。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

密閉形の充電特性は新・旧の別や温度条件の差異により大幅に変化するため、 開放形よりはるかに制御が難しい。周知のように、密閉形蓄電池は蓄電池内部で のガス吸収反応を利用している。密閉形鉛蓄電池では、新品時には蓄電池内に若 干の遊離電解液が存在しこれがガスを吸収する陰極板を覆うため、ガス吸収反応 が低下し開放形鉛蓄電池と同様の充電特性を示す。この結果、充電終末電圧は、 正常充電であっても、２．６〜２．７Ｖ／セルの電圧に達する。ところが、経年 により遊離電解液が徐々にガスに分解されて外部に排気されセパレ−タ内電解液 が遊離電解液のないスタ−ブ状態になると、陰極板でのガス吸収効率は上昇し、 充電終末電圧は２．４〜２．５Ｖ／セルまで大幅に降下する。従って、高い充電 電圧に設定すると、使用初期は適正な充電ができるものの、使用末期には過充電 となってしまう。逆に、低い充電電圧に設定すると、使用初期には不完全充電と なってしまう。このような理由で、従来形の簡易な充電器で密閉形鉛蓄電池を充 電すると、極端な過充電状態となる。そのため、密閉形には専用の充電器が使用 されなければならない。

【０００６】 この専用充電器としては、充電電流をガス吸収範囲まで制限したトリクル充電 式のものがよく利用されが、これは充電器コストは安いものの、充電に長時間要 するという欠点がある。そのため、急速充電を要する場合は、やむなく定電圧・ 定電流充電法の充電器を用いているのが現状である。これには、充電時間は短か くなるものの、充電終末電圧が前述の通り変化するため、定電圧設定がむずかし いという問題や、コストが高くつくと言う問題がある。

【０００７】 この考案は上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的 とするところは、安価で、しかも信頼性の高い密閉形蓄電池用状態検出装置を提 供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

そこで、円筒状排気口と、ゴムパッキンと、ゴムパッキン支持板と、２つの金 属片と、保護キャップと、遮蔽体とを備え、 円筒状排気口はゴムパッキン装着のための弁座を兼ねるものであり、 ゴムパッキンは、排気弁の作用を有するとともに、蓄電池内部圧力の変動に伴 って変位する圧力感応部を有するものであり、 ゴムパッキン支持板は、ゴムパッキンが蓄電池内部圧力の減少により陥没歪曲 するのを防ぐためのものであり、 ２つの金属片は一方が電源端子に、他方が出力端子に接続され、ゴムパッキン の圧力感応部の変位に連動して接触離脱することにより蓄電池状態を検知出力す るためのものであり、 保護キャップはゴムパッキンと２つの金属片とを収納保護するためのものであ り、 遮蔽体は、保護キャップ内部を弁収納部と２つの金属片収納部とに区分し、２ つの金属片が排気ガスにより腐蝕されるのを防ぐものである蓄電池状態検出装置 とすることにより、前記課題を解決するものである。

【０００９】

【作用】

蓄電池の充電に際し、蓄電池の新旧、周囲温度、充電電流等の相違にかかわら ず、充電終期には電圧の急上昇とともに、電解液の分解による発生ガスにより蓄 電池内部圧力は上昇する。また、通常の充電あるいは放置状態では密閉形蓄電池 の内圧は常に減圧状態にある。本考案はこれに着目したものである。すなわち、 排気弁の作用を有するとともに、蓄電池内部圧力の変動に伴って変位する圧力感 応部を有するゴムパッキンを円筒状排気口に装着し、これに近接配置した２つの 金属片であって、一方が電源端子に、他方が出力端子に接続されたものを、ゴム パッキンの圧力感応部の変位に連動して接触離脱させることにより蓄電池状態を 検知出力するものである。蓄電池の内部圧力が減少しても、ゴムパッキン支持板 が、ゴムパッキン陥没歪曲するのを防ぐので、外部空気が蓄電池内部に進入する ことはない。ゴムパッキンと２つの金属片とは、保護キャップで守られる。また 、遮蔽体が保護キャップ内部を弁収納部と２つの金属片収納部とに区分するので 、２つの金属片が排気ガスによる腐蝕されることはない。かかる構成により、充 電末期にはゴムパッキンの膨脹により２つの金属片が接触し電気的導通状態とな り、電気信号を出力する。蓄電池内部圧力が減少してくれば、ゴムパッキンは縮 小復元するので、接触していた２本の導電体は離脱し電気的導通状態は解除され る。従って、充電末期に発生するガスによる圧力が正確に検知され、的確な状態 検出による充電制御が可能となる。

【００１０】

【実施例】

本考案を具体的図例により詳述する。図１は本考案の１実施例を示す断面図で ある。図１において、１は円筒状排気口であり、上端外周面を弁座として、ゴム パッキン３が装着されている。ゴムパッキン３は、排気弁の作用を有するととも に、蓄電池内部圧力の変動に伴って（実施例では図面上下方向）変位する圧力感 応部３ａを有している。２はゴムパッキン３と弁座との間に配設されたゴムパッ キン支持板であり、排気用に孔２ａを備えている。ゴムパッキン３と支持板２と は近接状態としてある。５ａ、５ｂはスプリング特性を持った薄い金属片であり 、電気接点Ｙを構成する。金属片５ａ、５ｂは０．５〜１ｍｍの間隙で、ゴムパ ッキン３の近傍に配置されている。これら金属片５ａ、５ｂはスプリング湾曲面 同士が平行であると共に、ゴムパッキン３の圧力感応部３ａ面にも平行としてあ る。また、一端は保護キャップ７に固定支持されていると共に、保護キャップ７ の外部に導出されて、各々出力端子、電源端子を構成している。他端は絶縁体６ で所定間隔に保たれている。７はゴムパッキン７と金属片５とを保護するキャッ プである。４は遮蔽体であり、ゴムパッキン３の圧力感応部３ａの変位につれて 延展縮小するよう構成されている。この遮蔽体４は電気接点Ｙと弁部Ｘとを隔離 するためのものである。８は保護キャップ受台７ａの下端部に設けた排気口であ り、弁座Ｘが開弁して輩出された蓄電池内部のガスはここから外部に排気される 。９は電槽蓋、１０は電槽である。

【００１１】 図２は、電気接点Ｙを構成する金属片５ａ、５ｂの形状示した一例であるが、 図面下方の金属片５ａが上方に変位したとき、図面上方の金属片５ｂと接触し導 通回路を形成するものであればどのような形状であってもよい。

【００１２】 蓄電池では、充電状態が９５〜１００％になると、電気分解によりガスが発生 し、蓄電池の内部圧力は急激に上昇する。逆に、この圧力上昇を検出すると、正 確な充電制御ができる。本考案はこのことに着目してなされたものであり、圧力 上昇を検出するため、排気口に装着されたゴムパッキン３と近接して２枚の金属 片５ａ，５ｂを配し、ゴムパッキン３の圧力感応部３ａの膨脹収縮による変位を 金属片５ａ，５ｂで検知し、５ａ、５ｂに接続された制御回路に電気信号が伝わ ることにより、適確な充電制御を行わせることを特徴とする。後述するように、 ゴムパッキン３は蓄電池内部圧力が約１．３気圧で開弁するのが一般的である。 一方、減圧時には約０．２気圧にもなる。減圧に比べ、加圧は小さいが、充電制 御は加圧状態にける圧力感応部３ａの変位を検知するものであるので、金属片５ ａはできるだけ薄くし、圧力感応部３ａが若干でも変位すれば、同調して変位す るようにする必要がある。

【００１３】 蓄電池内で発生したガスは、弁部Ｘを通り外部に排気される。排気ガスには必 らず硫酸分が含まれるため、これが電気接点部Ｙを腐食させる可能性がある。一 端腐蝕されると、たとえ金属片５ａ、５ｂが接触しても、導通不良が発生する。 これを防止するため、弁部Ｘと電気接点Ｙとは完全に遮断されている必要がある 。遮蔽体４はこのための物である。遮蔽体４としては、変形容易で、ガス非透過 性がなければ、どのような材質を使用してもよい。

【００１４】 密閉形蓄電池の内部圧力は、周知のように、減圧時には約０．２気圧まで低下 することがある。この場合、蓄電池内外の差圧は０．８気圧となる。これに対し 加圧時には、電槽の樹脹を最小にするため、内圧が１．２〜１．３気に達すると 弁部が開き、内圧を低下させる構造が採用されている。このように、蓄電池内部 が加圧時には差圧が０．２〜０．３気圧であるのに対し、減圧時の差圧は０．８ 気圧と大きい。そのため、構造的に弱い部分があれば破損の原因となるため、電 槽・蓋等は、開放形蓄電池の場合よりも強度的に強くしてある。密閉形蓄電池に おいて構造的に弱い部分はゴムパッキン部分であり、減圧、加圧時常に大きな応 力がかかり、ゴムパッキン形状が歪む。この結果、空気が蓄電池内に侵入し、陰 極板が酸化され、容量回復できない不活性な状態に至る。このように弁座Ｘの密 着性が密閉形蓄電池にとって大きな寿命要因となるため、弁部構造には得に注意 が払われている。本考案におけるゴムパッキン支持板２は、圧力感応部３ａが蓄 電池内部側に陥没して密封特性が劣化することを防止するためのものであり、機 能上重要構成部品である。

【００１５】

【考案の効果】

前述したように、密閉形蓄電池の充電終末電圧は経年、温度、充電電流等によ り大幅に変化するため、急速に充電する場合の決定的な充電法は現在もなお確立 されていない。そのため、急速充電の場合、定電流充電が一般的であるが、開放 形に採用されている準定電システムに比較して２倍のコストを必要とする。しか し、本考案にかかる蓄電池状態検出装置は、充電末期のガス発生による蓄電池内 圧上昇を検出するものであり、経年、温度、充電電流等にかかわらず、９５〜１ ００％充電状態を正確に検知可能ならしめるものである。しかも、ゴムパッキン と２枚の金属片とで構成される簡単な装置であるとともに、電気接点部が確実に 保護されているので、腐蝕劣化がない。従って、安価かつ高信頼性であり、その 実用的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の１実施例を示す図である。

【図２】本考案の１実施例にかかる金属片形状を示す図
である。

【符号の説明】

１ 円筒状排気口 ２ ゴムパッキン支持板 ３ ゴムパッキン ３ａ 圧力感応部 ４ 遮蔽体 ５ 金属片 ７ 保護キャップ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状排気口（１）と、ゴムパッキン
   （３）と、ゴムパッキン支持板（２）と、２つの金属片
   （５ａ、５ｂ）と、保護キャップ（７）と、遮蔽体
   （４）とを備え、 円筒状排気口（１）はゴムパッキン（３）装着のための
   弁座を兼ねるものであり、 ゴムパッキン（３）は、排気弁の作用を有するととも
   に、蓄電池内部圧力の変動に伴って変位する圧力感応部
   （３ａ）を有するものであり、 ゴムパッキン支持板（２）は、ゴムパッキン（３）が蓄
   電池内部圧力の減少により陥没歪曲するのを防ぐための
   ものであり、 ２つの金属片（５ａ、５ｂ）は一方が電源端子に、他方
   が出力端子に接続され、ゴムパッキンの圧力感応部（３
   ａ）の変位に連動して接触離脱することにより蓄電池状
   態を検知出力するためのものであり、 保護キャップ（７）はゴムパッキン（３）と２つの金属
   片（５ａ、５ｂ）とを収納保護するためのものであり、 遮蔽体（４）は、保護キャップ内部を弁収納部と２つの
   金属片（５ａ、５ｂ）収納部とに区分し、２つの金属片
   （５ａ、５ｂ）が排気ガスにより腐蝕されるのを防ぐも
   のである、 蓄電池状態検出装置。