JPH1116608A - 油漬均圧型電池及びその充放電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解液量の確認を容易化できる油漬均圧型電
池を提供すること。 【解決手段】 単電池３の上面には、周壁に雌ねじが設
けられたセンサ取付孔１８が設けられており、そこには
電解液１１の液面位置を検知するための液位センサ１４
が取り付けられる。液位センサ１４は筒状に形成された
保護筒１５の内部に二本の電極１６，１７を備えて構成
されており、大気圧下において電解液１１の液面が正常
下限液位Ｎよりも上方にあるかどうかを検出する。耐ア
ルカリ性のニッケルで作成された二本の電極１６，１７
はそれぞれ長さを変えて形成されており、より長く垂下
される電極１６はほぼ保護筒１５の先端付近まで延出さ
れている。また、短い方の電解液検出電極１７は保護筒
１５のほぼ中間位置まで垂下して取り付けられている。
この電解液検出電極１７の先端位置は、ちょうど正常下
限液位Ｎの位置となるように設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、油漬均圧型電池及
びその充放電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６には、油漬均圧型電池５０を示し
た。この油漬均圧型電池５０は、例えば深海探査用の潜
水艦の動力源のように高圧下において使用されるもので
あり、複数の単電池５１を電池槽５２の内部に収容し、
その電池槽５２内には絶縁油５３が貯留されている。油
漬均圧型電池５０が高圧下にさらされると、絶縁油５３
が単電池５１の内部に浸入して単電池５１の内外の圧力
差をなくし、耐圧化を図るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この油漬均
圧型電池５０は二次電池として繰返し使用可能に構成さ
れており、そのような使用が進むにつれて単電池５１内
部の電解液が減少するため、その液位が下限液位を下回
ると内部のセパレータや電極に絶縁油５３が付着するこ
とがある。すると、電極の一部が反応しなくなり単電池
５１の容量が減少してしまう。このような事態を防止す
るために、油漬均圧型電池５０の充放電のさいには単電
池５１の電解液の液面が規定の高さ以上の液面を保持し
ていることを確認する必要がある。従来は、この液位の
点検のために電池槽５２の上蓋を開放して内部の単電池
５１を目視により検査しなければならず、その確認のた
めに掛かる時間が多大であるという問題があった。本発
明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は電
解液量の確認を容易化できる油漬均圧型電池を提供する
ところにあり、他の目的は充放電操作のさいに電解液量
の減少を検出できる油漬均圧型電池の充放電装置を提供
するところにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの請求項１の発明に係る油漬均圧型電池は、電池容器
内に正負の電池電極と電解液とを収容してなる単電池が
外殻体内に配置され、その外殻体の内部が外部から圧力
を受けて変形可能な隔壁を介して外部と区画されると共
にその外殻体内に絶縁油が貯留され、前記外殻体の外部
圧力が上昇したときに前記電池容器の上部に設けられた
油浸入口から前記絶縁油を前記電池容器内に浸入させる
ことにより、前記単電池内外の圧力差をなくして耐圧化
したものにおいて、前記電池容器内の上部に前記電解液
に接触可能な電解液検出電極を備えた液位センサが設け
られ、その電解液検出電極による電解液の検出下端部が
大気圧下における電解液の正常下限液位又はそれよりも
上に位置するように設定されていることを特徴とする。

【０００５】請求項２の発明は、請求項１に記載したも
のであって、前記単電池内の正負の電池電極間に位置す
るセパレータには電池電極よりも上方に延びて電極間の
イオン移動を規制するイオン移動規制部が延設され、前
記液位センサには前記電解液検出電極を取り囲む通液性
の保護筒が備えられると共に、前記電池容器の上方から
内部に挿入されて前記保護筒の下端が前記セパレータの
イオン移動規制部に接するように配置されるものであっ
て、前記保護筒の下端にはテーパ状の挿入案内部が設け
られていることを特徴とする。

【０００６】請求項３の発明に関わる油漬均圧型電池の
充放電装置は、電池容器内に正負の電池電極と電解液と
を収容してなる単電池が外殻体内に配置され、その外殻
体の内部が外部から圧力を受けて変形可能な隔壁を介し
て外部と区画されると共にその外殻体内に絶縁油が貯留
され、前記外殻体の外部圧力が上昇したときに前記電池
容器の上部に設けられた油浸入口から前記絶縁油を前記
電池容器内に浸入させることにより、前記単電池内外の
圧力差をなくして耐圧化した油漬均圧型電池を充放電す
るためのものであって、前記単電池を充電及び放電する
ための充放電回路と、前記電池容器内の上部に設けられ
て前記電解液に接触可能な電解液検出電極を備え、電解
液検出電極の検出下端部が大気圧下における電解液の正
常下限液位又はそれよりも上に設定された液位センサ
と、前記液位センサの電解液検出電極に前記電解液が接
触することを検出するための導通測定回路と、前記導通
測定回路によって前記電解液の液位が前記電解液検出電
極の検出下端部よりも下回っていることを検出したこと
を条件に電解液の液位異常を報知する異常報知回路とを
備えてなる。

【０００７】

【発明の作用および効果】請求項１の発明によれば、油
漬均圧型電池が加圧されると、変形可能な隔壁が外部圧
力によって内側に変形し、外殻体の内部に貯留された絶
縁油が単電池上部の油浸入口から浸入して、単電池内の
電解液を上層から加圧することにより単電池の内外圧力
差をなくす。単電池には電解液の液位を検出する液位セ
ンサが設けられており、その電解液の検出下端部が大気
圧下における電解液の正常下限液位に設定されているか
ら、電解液が正常下限液位以上の液位にあれば、電解液
検出電極の検出下端部が電解液中に没することとなり、
電解液を介して電流が流れる。しかし、電解液の液位が
正常下限液位を下回っている場合には、電解液検出電極
の検出下端部が電解液に接しないので、電流が流れず、
これにより電解液不足を検出できる。このため、従来の
ように単電池を目視して電解液の液位を検査する必要が
なく、検査の迅速化が可能である。

【０００８】請求項２の発明によれば、液位センサを単
電池に取り付けるときには、保護筒の下端部分をセパレ
ータの上方から挿入する。このとき、この部分はテーパ
状の挿入案内部とされているため、挿入動作を行いやす
く、セパレータを傷つけることがない。

【０００９】請求項３の発明によれば、充放電回路が油
漬均圧型電池の放電及び充電を行う。このとき、単電池
内の電解液の液位が正常下限液位よりも下回っていると
きには、液位センサの電解液検出電極が電解液に接触し
ないため導通測定回路がこれを検出して、異常報知回路
が液位異常を報知する。このように、油漬均圧型電池の
充放電の操作のさいに、電解液の液位の異常を検知でき
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態につい
て、図１〜図５を参照しつつ説明する。図１には、油漬
均圧型電池１を外殻体２の一部を省略して示した。この
油漬均圧型電池１は、例えば深海のように高圧下におい
て繰り返し使用可能に構成されたものであり、海水中に
浸漬されながら使用される。油漬均圧型電池１は中空状
の外殻体２で覆われており、その上部には内部に貯まっ
たガスを抜くためのガス抜弁７が設けられている。ま
た、外殻体２の側部には、油漬均圧型電池１を外部に接
続するためのコネクタ３９、ブレーカ及びヒューズ（図
示せず）等の配電用部材を収納する配電用ボックス８が
備えられている。なお、この配電用ボックス８に設けた
コネクタ３９は、油漬均圧型電池１を充放電するために
後述する充放電装置３０に連結して使用される。

【００１１】外殻体２の内部には複数個の単電池３を収
容しており、それらの単電池３の周囲には絶縁油４が貯
留されている。また、外殻体２の下部には弾性変形可能
なプラダ６を備えた均圧装置５が設けられている。プラ
ダ６は外殻体２の下面開口２Ａを隔膜状に覆い付けるよ
うにして構成されており、油漬均圧型電池１が高圧下に
さらされると、プラダ６が凹むように変形して外圧を内
部に伝える。単電池３は酸化銀亜鉛電池よりなり、複数
のものが直列に連結されて潜水艦の作動に必要な高電圧
を確保できるようにされる。単電池３は、図２に示すよ
うに、角筒状の電池容器９の内部に酸化銀又は亜鉛より
なる一対の電池電極１０（図には、視点の都合上一つし
か示されないが、当然に正負両極が備えられる。）が備
えられて内部に所定量の電解液１１が注入されるととも
に、電池電極１０の短絡を規制するセパレータ１２が設
けられている。

【００１２】電池容器９の上部には気液分離器１３が設
けられ、そこに油浸入口（図示せず）が形成されて絶縁
油４が電池容器９内に侵入可能とされており、油漬均圧
型電池１が高圧にさらされて絶縁油４が加圧されると、
その圧力によって絶縁油４が油侵入口から電池容器９内
により多く浸入する。すなわち、外部圧力の増大と共に
電池容器９内の電解液１１が圧縮されてその液位が低下
し、これにより単電池３内外の圧力が均一となって耐圧
化が図られるのである。ここで、電解液１１の正常な液
位としては、図２に実線で示す符号Ｎの正常下限液位を
上回るように設定されており、その正常下限液位（Ｎ）
にあるときに潜水艦が最大深度に潜水すると、図２に一
点鎖線で示す符号Ｈの液位（外部からの最大加圧下にお
ける電解液の正常下限液位）まで下降する。

【００１３】なお、気液分離器１３は、電池容器９内部
の気体が泡として出ていくときに、その泡につれて電解
液１１が外部に排出されないようにするためのものであ
る。また、セパレータ１２には電池電極１０の上端より
も上方まで延びるようにしてイオン移動規制部１２Ａが
設けられており、これにより電池電極１０を超える位置
における電解液１１内でのイオンの過剰な移動が規制さ
れている。なお、電解液１１は、前述したように外部圧
力によって液位が上下するが、外部からの最大加圧下に
おける電解液の正常下限液位Ｈよりもイオン移動規制部
１２Ａの上端部分が下方となるように設定されている。

【００１４】さて、単電池３の上面には、周壁に雌ねじ
が設けられたセンサ取付孔１８が設けられており、そこ
には電解液１１の液面位置を検知するための液位センサ
１４が取り付けられる（図３を参照）。液位センサ１４
は筒状に形成された保護筒１５の内部に二本の電極１
６，１７を備えて構成されており、大気圧下において電
解液１１の液面が正常下限液位Ｎよりも上方にあるかど
うかを検出するためのものである。液位センサ１４の上
部には嵌込部１９が円筒状に形成されており、その下部
は上部よりも一回り細くされてセンサ取付孔１８の雌ね
じに嵌合可能な雄ねじが備えられる。また、嵌込部１９
の中央には電極取付孔１９Ａが開口されており、この電
極取付孔１９Ａの内部に埋め込まれた樹脂２１により二
本の電極１６，１７が吊り下げ状態で保持されている。
なお、この電極１６，１７にはそれぞれリード線Ｗが半
田付けされており、前述した配電用ボックス８のコネク
タ３９を通して外部回路に接続されるようになってい
る。

【００１５】保護筒１５の上部及び中央位置には電解液
１１の浸入を許容する複数の電解液通液孔１５Ａが設け
られている。また、保護筒１５の先端（下端）部分は開
口されると共に、テーパ状の挿入案内部１５Ｂが形成さ
れている。液位センサ１４がセンサ取付孔１８に取り付
けられると、保護筒１５の挿入案内部１５Ｂはセパレー
タ１２のイオン移動規制部１２Ａの上端部分よりも下方
に位置するようにされる。また、耐アルカリ性のニッケ
ルで作成された二本の電極１６，１７はそれぞれ長さを
変えて形成されており、より長く垂下される電極１６は
ほぼ保護筒１５の先端付近まで延出されている。また、
短い方の電解液検出電極１７は保護筒１５のほぼ中間位
置まで垂下して取り付けられている。この電解液検出電
極１７の先端位置は、ちょうど正常下限液位Ｎの位置と
なるように設定されている。図４に示すように、電極１
６，１７の周囲は絶縁のためのポリテトラフルオロエチ
レン製の絶縁チューブ１７Ａが嵌合されている。なお、
図示はしないが、電極１６にも同様に絶縁チューブを嵌
合させて構成されている。また、センサ取付孔１８の孔
縁上面にはオーリング２０が備えられて、液位センサ１
４の嵌込部１９を電池容器９に組付けることにより、両
者間を液密にシールすることができる。

【００１６】さて、図５には、上記油漬均圧型電池１の
充放電装置３０のブロック図を示した。この充放電装置
３０には、油漬均圧型電池１を充電するための充電回路
３１、放電回路としての放電抵抗３２、充放電の作動を
制御するための充放電制御回路３３、導通測定回路３４
及び異常報知回路３５が備えられており、コネクタ３８
を介して油漬均圧型電池１に接続される。また、このう
ち充電回路３１、放電抵抗３２及び充放電制御回路３３
により充放電回路４０が構成される。なお、油漬均圧型
電池１側には充放電装置３０のコネクタ３８と連結可能
なコネクタ３９が備えられ、ここには単電池３の出力用
端子と液位センサ１４の両電極１６，１７とが接続可能
とされている。導通測定回路３４は、液位センサ１４の
２本の電解液検出電極１６，１７間の導通を測定するよ
うになっており、両電極１６，１７間に電流が流れると
きには液位正常信号Ｓnor を充放電制御回路３３に出力
し、電流が流れない場合には液位異常信号Ｓabn を充放
電制御回路３３及び異常報知回路３５に出力するように
なっている。

【００１７】充放電制御回路３３は、図示しない充電開
始スイッチがオン操作されると油漬均圧型電池１の端子
電圧を測定することによりその残存容量を検出し、それ
が所定値以上である場合には放電抵抗３２に直列に設け
た放電スイッチ３６を閉じて油漬均圧型電池１を完全放
電させる。そして、油漬均圧型電池１が完全に放電され
たところで、放電スイッチ３６を開放するとともに、充
電回路３１を作動させて油漬均圧型電池１の充電を開始
し、その充電動作を完全充電状態まで続ける。また、充
放電制御回路３３は前記導通測定回路３４から液位異常
信号Ｓabn を与えられると、上述の放電・充電動作を開
始しないようになっており、上記液位異常信号Ｓabn が
異常報知回路３５に与えられると、異常報知回路３５で
はスピーカ３７から警告音を出力する。

【００１８】次に、上記のように構成された本実施形態
の作用及び効果について説明する。大気圧下に置かれて
いる油漬均圧型電池１の充電を行うには、配電用ボック
ス８のコネクタ３９に充放電装置３０のコネクタ３８を
接続し、充電開始スイッチをオン操作する。すると、ま
ず導通測定回路３４によって液位センサ１４の電解液検
出電極１６，１７間に電流が流れるか否かが検出され
る。液位センサ１４を設けた単電池３内の電解液１１の
液位が正常下限液位Ｎよりも高い場合には、液位センサ
１４の両電極１６，１７の下端部は電解液１１内に没し
ており、その電解液１１を通して電流が流れるため、導
通測定回路３４は充放電制御回路３３に液位正常信号Ｓ
nor を出力する。すると、上述したように油漬均圧型電
池１が完全放電された後に、充電回路３１により充電が
行われる。

【００１９】一方、充電開始時おいて、電解液１１の液
位が正常下限液位Ｎよりも低下しているときには、電解
液検出電極１７の下端部は電解液１１の液面よりも上方
に位置して絶縁油４中にある。このため両電極１６，１
７間には電流が流れないため、導通測定回路３４は液位
異常信号Ｓabn を出力し、異常報知回路３５によりスピ
ーカ３７が駆動されて異常報知音が発せられる。これに
より、電解液１１が正常下限液位Ｎよりも低いことが警
告されるから、電解液１１の補充等の必要な措置を講じ
て充電を再開させればよい。このように本実施形態によ
れば、単電池３の上部から電解液１１の液位を検出する
液位センサ１４が取り付けられており、その液位センサ
１４の電解液検出電極１７は大気圧下において電解液１
１が正常下限液位Ｎ以上の液位にあれば、電極１６との
間に電流が流れるようにされている。しかし、電解液１
１の液位が正常下限液位Ｎを下回っている場合には、電
解液検出電極１７の検出下端部が電解液１１に接しない
ので、電流が流れず、これにより電解液不足を検出でき
る。このため、従来のように単電池を目視して電解液の
液位を観察する必要がなく、正確かつ迅速に充電作業を
行うことができる。

【００２０】また、本実施形態の構造では、液位センサ
１４を単電池３に取り付けるときには保護筒１５の下端
部分をセパレータ１２の上方から挿入することになる
が、保護筒１５の先端部分はテーパ状の挿入案内部１５
Ｂとされているため、その挿入動作を行いやすく、セパ
レータ１２を損傷してしまうことがない。なお、液位セ
ンサ１４の両電極１６，１７はニッケルで形成され、か
つ、その周囲にはポリテトラフルオロエチレン製の絶縁
チューブ１７Ａが設けられており、両電極１６，１７が
接触し誤作動することを防止している。また、電解液１
１が強アルカリ性であるという事情があっても、両電極
１６，１７はニッケルで作成され、かつ、絶縁チューブ
１７Ａはポリテトラフルオロエチレン製であるのでアル
カリによる腐食を長期間にわたり防止することができ
る。また、液位センサ１４の長い方の電解液検出電極１
６の下端部は大気圧下における正常下限液位Ｎよりも十
分に下に位置するように設定し、短い方の電解液検出電
極１７の検出下端部は大気圧下における正常下限液位Ｎ
となるように設定してあるから、検出精度の管理のため
には、後者の電解液検出電極１７の下端部の位置のみを
管理すればよく、前者の電極１６の位置については高精
度の位置管理が不要である。従って、二本の電極の下端
部の位置が同じになるように形成する場合に比べると、
製品の精度管理を行い易くなるという利点が得られる。

【００２１】本発明は前記実施形態に限定されるもので
はなく、例えば次に記載するようなものも本発明の技術
的範囲に含まれる。 （１）本実施形態では、液位センサ１４に二本の電極１
６，１７を設けているが、液位センサ１４には電解液検
出電極１７のみを備えさせ、電池電極１０と電解液検出
電極１７との間で導通が確保されているかどうかを検出
して、液位センサとしてもよい。このようにすると、液
位センサ用の部品数を減少させることができる。 （２）異常報知回路３５はスピーカ３７を駆動して音声
による異常報知を行うに限らず、例えばランプを間欠的
に駆動して光の点滅信号を発する構成としてもよく、ま
た、それらを併用してもよい。 （３）本実施形態では、電解液検出電極１７の位置と正
常下限液位Ｎとの位置を同じ高さに設定してある。しか
し、電解液検出電極１７の位置を正常下限液位Ｎよりも
上に設定しておき、電解液１１の減少に対して予備的に
異常を報知させてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態における油漬均圧型電池の一部破断
側面図

【図２】単電池の上部分の側断面図

【図３】液位センサの側断面図

【図４】電解液検出電極の先端部分の側断面図

【図５】充放電装置のブロック図

【図６】従来の油漬均圧型電池の一部破断側面図

【符号の説明】

１…油漬均圧型電池 ２…外殻体 ３…単電池 ４…絶縁油 ６…プラダ（隔壁） ９…電池容器 １０…電池電極 １１…電解液 １２…セパレータ １２Ａ…イオン移動規制部 １４…液位センサ １５…保護筒 １５Ｂ…挿入案内部 １７…電解液検出電極 ３０…充放電装置 ３４…導通測定回路 ３５…異常報知回路 ４０…充放電回路 Ｎ…大気圧下における正常下限液位

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電池容器内に正負の電池電極と電解液と
   を収容してなる単電池が外殻体内に配置され、その外殻
   体の内部が外部から圧力を受けて変形可能な隔壁を介し
   て外部と区画されると共にその外殻体内に絶縁油が貯留
   され、前記外殻体の外部圧力が上昇したときに前記電池
   容器の上部に設けられた油浸入口から前記絶縁油を前記
   電池容器内に浸入させることにより、前記単電池内外の
   圧力差をなくして耐圧化した油漬均圧型電池において、 前記電池容器内の上部に前記電解液に接触可能な電解液
   検出電極を備えた液位センサが設けられ、その電解液検
   出電極による電解液の検出下端部が大気圧下における電
   解液の正常下限液位又はそれよりも上に位置するように
   設定されていることを特徴とする油漬均圧型電池。
2. 【請求項２】 前記単電池内の正負の電池電極間に位置
   するセパレータには電池電極よりも上方に延びて電極間
   のイオン移動を規制するイオン移動規制部が延設され、
   前記液位センサには前記電解液検出電極を取り囲む通液
   性の保護筒が備えられると共に、前記電池容器の上方か
   ら内部に挿入されて前記保護筒の下端が前記セパレータ
   のイオン移動規制部に接するように配置されるものであ
   って、前記保護筒の下端にはテーパ状の挿入案内部が設
   けられていることを特徴とする請求項１に記載の油漬均
   圧型電池。
3. 【請求項３】 電池容器内に正負の電池電極と電解液と
   を収容してなる単電池が外殻体内に配置され、その外殻
   体の内部が外部から圧力を受けて変形可能な隔壁を介し
   て外部と区画されると共にその外殻体内に絶縁油が貯留
   され、前記外殻体の外部圧力が上昇したときに前記電池
   容器の上部に設けられた油浸入口から前記絶縁油を前記
   電池容器内に浸入させることにより、前記単電池内外の
   圧力差をなくして耐圧化した油漬均圧型電池を充放電す
   るためのものであって、 前記単電池を充電及び放電するための充放電回路と、 前記電池容器内の上部に設けられて前記電解液に接触可
   能な電解液検出電極を備え、電解液検出電極の検出下端
   部が大気圧下における電解液の正常下限液位又はそれよ
   りも上に設定された液位センサと、 前記液位センサの電解液検出電極に前記電解液が接触す
   ることを検出するための導通測定回路と、 前記導通測定回路によって前記電解液の液位が前記電解
   液検出電極の検出下端部よりも下回っていることを検出
   したことを条件に電解液の液位異常を報知する異常報知
   回路とを備えてなる油漬均圧型電池の充放電装置。