JPS5832462B2 - 油漬型蓄電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水中あるいは海中などの外液中を使用域とし、
観測艇、海底調査船、深海用機器の動力源や補助電源に
用いられると共に、不完全に密閉された電池収納槽内に
収納され、外液との間に絶縁油を満たし、外液の圧力の
変化に対応してその内圧を保護する形式の、いわゆる油
漬型蓄電池の改良に係るものである。

この種の蓄電池においては、充電時および放電時に発生
するガスは、それが少量のうちは該蓄電池の極板および
セパレーターに包含されているが、多量になるとこれ等
より離脱し、細かい気泡となって酸あるいはアルカリの
電解液中を浮上し、更に上部にある絶縁油中を上昇する
こととなる。

この絶縁油中を上昇する気泡には電解液がその下部に微
細な液粒となって、あるいは絶縁油との境界に薄膜とな
って付着している。

従来のこの種の蓄電池では、この気泡により電解液が電
池槽外に逸出し電池収納槽の絶縁油中に拡散して、その
絶縁性を極度に悪くすると共に、電池槽などの各部に付
着して、該電池槽の絶縁性や、電池接続杆、結線端子な
ど金属性部分の耐触性と絶縁抵抗特性の劣化を生じせし
めると云う欠点があり、これが大きい被害を及ぼす原因
となっている。

本発明は以上の如き電解液の電池槽外への逸出を防止す
るべくなされたものであり、電池槽開口にガス気泡溜め
空隙を介して複数のフィルタ一層を配した気液分離栓を
備えたことを特徴とするものである。

以下、本発明をその一実施例を示す第１図乃至第３図に
ついて詳細に説明する。

第１図はその電池収納槽の一部破断側面図。

第２図は第１図の電池収納槽内に収納されている油漬型
蓄電池の一部破断側面図。

第３図は第２図の気液分離栓の部分の拡大側断面図であ
る。

１は電池収納槽であり、該電池収納槽１内には蓄電池２
が収納されている。

電池収納槽１内の蓄電池２以外の空間には絶縁油３が満
たされており、外液４と蓄電池２とを隔離している。

また電池収納槽１にはその内外の圧力を保償するための
ゴム袋均圧装置５が取り付けられており、その頂部には
該収納装置１の内圧が外圧よりも大きくなった時に作動
するガス抜き均圧栓６が取り付けられている。

蓄電池２にはその電池槽７内に、陽極板８と、該陽極板
８を被包する如く配されたセパレーク−９と、該セパレ
ーク−９に当接して配された陰極板１０からなる電池要
素１１が収納されており、該電池要素１１は電解液１２
中に浸漬されている。

該電解液１２の上部には該電解液１２よりも比重の軽い
、絶縁油３と同材料からなる絶縁油１３が満たされてい
る。

電池槽７の上面にはネジ溝が螺刻された電池槽開口１４
が設けられており、該電池槽開口１４には気液分離栓１
５の容器１６がバッキング１７を介して螺設されている
。

また１８はリード線、１９は端子であり、該リード線１
８は端子と陽・陰極板８，１０間を接続している。

気液分離栓１５の容器１６の頭部ネジ２０には通気孔２
１を有する容器１６の頭部ネジ２０には通気孔２１を有
する容器蓋２２が螺設されている。

容器１６の底面には開口２３が設けられている。

また該容器１６内にはその下方から上方にかけて、それ
ぞれ多数の通孔２４を有する通気板２５および第１．第
２．第３．第４通気蓋板２６，２７゜２８．２９が積層
されており、通気板２５と第１通気蓋板２６との間には
第１フィルタ一層３０が、第２．第３通気蓋板２７，２
８間には第２フィルタ一層３１が、また第４通気蓋板２
９と容器蓋２２との間には第３フイルター３２が配され
ている。

また第１・第２通気蓋板２６，２７および第３・第４通
気蓋板２８，２９間にはそれぞれ気泡溜め空隙３３，３
４が形成される。

第１フィルタ一層３０は通気性および通油性の良好な材
料から選択され、例えば繊維径０．０２ｍｍ乃至０．１
ｍｍ程度の脱脂綿などの天然繊維、あるいはポリプロ
ピレンなどの合成繊維を緩るくつめて構成されている。

第２フィルタ一層引は絶縁油１３中の電解液成分を吸着
する作用が大きく、透気性が良好であると共に、電解液
により顕著な化学変化を生じず反応生成物が電池の性能
に悪影響を及ぼすことのない材料として、活性アルミナ
あるいは珪酸を主成分とする粉末状、粒状あるいは繊維
状体からなり、該活性アルミナあるいは珪酸が粉状また
は粒状体であるときは、脱脂綿、濾紙などの天然繊維、
直径０．０２ｍｍ乃至０．１ ｍｍのポリエチレンなど
の合成繊維あるいは合成樹脂製ネットや不織布などと重
ね合わせて構成されている。

更に詳述すれば活性アルミナを主成分とするものにおい
ては、その化学組成における活性アルミナ分が８５重量
係以上と、Ｆｅ２Ｏ□などの不純物の少ないものであり
、かつ粒径が３０μ乃至１０ｍｍの粉状あるいは粒状体
であるものが良く、これは比表面積が７ ｍ’／ ９乃
至３００ｍ／ｇ、細孔容積０．３５ ｒＪ！／ ｇ乃至
０、７ ｍｌ／ ｇ、微孔の孔径がｌ０ＡＯ乃至１０５
Ａ○のものである。

また珪酸を主成分とするものにおいては、その繊維径が
１０μ乃至２０μ、最大孔径５０μ、比表面積が０．１
７７１″／ｇ乃至２０ ｍ／ ｇ、多孔度が８５％乃至
９８咎の繊維状体である含アルカリまたは無アルカリガ
ラスマットが良く、またその成型にバインダーを使用し
ていないものが良い。

また親油性よりも親水性、親電解液性のものが良い。

該第２フィルタ一層３１は厚さに差ができないように、
また第１通気コ字状板２６との間に隙間ができないよう
に、該第１通気蓋板２６に詰められている。

第３フィルタ一層３２には状況により第１あるいは第２
フイルタ一層３０，３１と同じ構成のものが適宜配され
ている。

また各フィルタ一層３０，３１．３２は第３フィルタ一
層３２側の方が第１フィルタ一層３０側のものよりその
通気抵抗を大きくしである。

次にその機能について説明する。

電池の充放電に供ない発生したガスは、気泡となって電
解液１２および絶縁油１３中を浮上し電池槽７の上部内
壁面に達する。

続いてこの気泡は該上部内壁面に沿って気液分離栓１５
に達し、その容器１６の開口２３を径で更に上昇し１通
気板２５の通孔２４より第１フィルタ一層３０に至る。

該第１フィルタ一層３０は気泡と共に浮上して来た脱落
した極板粒子、反応生成物の粒子などの固形異物を捕獲
すると共に、気泡がその上昇につれて破壊、集合を繰り
返えし、その電解液成分が凝集して下方に落下するよう
、該気泡に作用する。

以上の如く固形異物および大部分の電解液成分を除去さ
れて第１フイルター３０を透過した気泡は気泡溜め空隙
３３に排出される。

該気泡溜め空隙３３で気泡は破壊され電解液成分を絶縁
油１３中に遊離する。

更に残った気泡は第２フィルタ一層３１に至る。

第２フィルタ一層３１では気泡の電解液成分が該第２フ
ィルタ一層３１に吸着して除去される。

更に絶縁油１３中に混在する電解液成分も該第２フィル
タ一層３１に吸着して除去される。

続いてこれらを気泡溜め空隙３４、第３フィルタ一層３
２において繰り返えし、気泡あるいは絶縁油は電解液成
分が混入していない状態で通気孔２１より排出される。

すなわち絶縁油中を上昇する気泡に付着した電解液成分
を気泡より切り離す手段で最も有効なのは、気泡溜め空
隙にて該気泡を破壊して電解液成分を絶縁油中に落下し
てしまうことである。

しかＬ油漬型蓄電池は深海中などの高圧下において使用
され、との気泡溜め空隙は通常圧力に比例して小さくな
るので、該気泡溜め空隙での気液分離効果のみでは油漬
型蓄電池より発生する気泡よりの電解液成分の分離はで
きない。

また陽・陰極板内でのガス発生は見掛上絶縁油の体積の
膨張となり、絶縁油も気液分離栓のフィルタ一層を通過
する。

従って該フィルタ一層における通過する絶縁油に混入し
た電解液成分あるいは気泡に付着した電解液成分の分離
は、気−液分離と同時に液−液分離が働く如きフィルタ
一層の構成を必要とする。

本発明によれば油漬型蓄電池の電池槽開口に設ける気液
分離栓は、容器の中に複数のフィルタ一層を配し、各フ
ィルタ一層の下方に所定の厚さの気泡溜め空隙が構成さ
れる如き構造としたことを特徴とするもので、複数のフ
ィルタ一層の働きの第一は絶縁油に混在する電解液成分
のフィルタ一層による吸着効果、すなわち液−液分離で
あり、その第２はフィルタ一層中を通過する気泡の変形
、集合などによる、該気泡に付着した電解液成分のふる
い落し効果すなわち気−液分離を行なうことにある。

更に各フィルタ一層下方に気泡溜め空隙を設けることに
より絶縁油中を上昇する電解液成分が付着した気泡を破
壊し、電解液成分を凝集し遊離せしめることができる。

尚、該気泡溜め空隙はその上方のフィルタ一層の前後の
圧力差とフィルタ一層の通気通油特性および下方よりの
ガス気泡浮上量により、その厚さすなわち嵩が変化する
。

また高圧下においては極度に薄い層となる。

更に絶縁油の粘度が高いので、絶縁油の油面上に浮上し
た気泡は、気泡アブクのま〜該油面上にしばらくの間滞
まり、下方から浮上する気泡にてこれが押し上げられ、
連続した気泡にて該空隙がしめられることになる。

従って各フィルタ一層下方の気泡溜め空隙は気泡が連続
した状態ではあるが、絶縁油が該気液分離栓の容器内を
所定数の層に分断し、各フィルタ一層前後の圧力差が生
じた場合フィルタ一層の通気通油抵抗特性に係らず、ま
ず、各フィルタ一層下面に溜っている気泡がフィルタ一
層を通ることになり、フィルタ一層中に吸着された電解
成分が再度絶縁油にて上方に押し上げられる機会は少な
くなる。

勿論気泡によってもこれは若干押し上げられることにな
るが、質量粘度共に大きい絶縁油による場合に比べはる
かに小さいものである。

、従って各フィルタ一層下の気泡溜め空隙を構成する効
果は、絶縁油中を浮上する気泡を集めてこれに付着せる
電解液成分の凝集遊離する効果、すなわち気−液分離効
果と合せ、上方のフィルタ一層の電解液成分の吸着をよ
り確実にするのに有効な働きをする。

第１フィルタ一層に脱脂綿を、第２フィルタ一層に厚さ
が１．２ ｍｍ、繊維径が約０．７５μ、平均孔径が２
２．５μのガラスマットを用いた本発明による油漬型蓄
電池Ａと、これに更に第３フィルタ一層として第２フィ
ルタ一層と同じものを配した本発明による油漬型蓄電池
Ｂと、従来の合成樹脂ネットを配した気液分離栓を備え
た油漬型蓄電池を供試し、２００ＡＨ−２，５時間放電
、１２５ＡＲ−４時間充電の繰り返し充放電試験を行な
い、絶縁油の抵抗値が３．０Ｘ１０１２ Ωから１．０
Ｘ１０７Ωにまで変化する間のサイクル数を求めたとこ
ろ、従来のものが３サイクルであったのに対し、本発明
による油漬型蓄電池Ａでは２７サイクル、油漬型蓄電池
Ｂでは６２サイクルであった。

またフィルタ一層として８０重量φが６０メツシユパス
の粒度を有し、残部が３０メツシユパスの粒度を有する
と共に、厚さ１．２ｍｍに形成した活性アルミナを一層
のみ用いたものでは、１０サイクル目における絶縁油の
抵抗値が２．０Ｘ１０９Ωであった。

尚、この時の供試電池は５００ＡＨの酸化銀−亜鉛アル
カリ蓄電池であった。

叙上、本発明はその絶縁油の長期使用を可能とし、信頼
性の優れた油漬型蓄電池を提供するものであり、その工
業的価値の犬なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の油漬型蓄電池を収納した電
池収納槽の一部破断側面図。 第２図は第１図の電池収納槽内に収納されている本発明
の一実施例の油漬型蓄電池の一部破断側面図。 第３図は第２図の気液分離栓の部分の拡大側断面図。 １・・・・・・電池収納槽、２・・・・・・蓄電池、３
・・・・・・絶縁油、４・・・・・・外液、５・・・・
・・ゴム袋均圧装置、６・・・・・・均圧栓、７・・・
・・・電池槽、８・・・・・・陽極板、９・・・・・・
セパレータ、１０・・・・・・陰極板、１１・・・・・
・電池要素、１２・・・・・・電解液、１３・・・・・
・絶縁油、１４・・・・・・電池槽開口、１５・・・・
・・気液分離栓、１６・・・・・・容器、１７・・・・
・・バッキング、１８・・・・・・リード線、１９・・
・・・・端子、２０・・・・・・頭部ネジ、２１・・・
・・・通気孔、２２・・・・・・容器蓋、２３・・・・
・・開口、２４・・・・・・通孔、２５・・・・・・通
気板、２６・・・・・・第１通気蓋板、２７・・・・・
・第２通気蓋板、２８・・・・・・第３通気蓋板、２９
・・・・・・第４通気蓋板、３０・・・・・・第１フィ
ルタ一層、３１・・・・・・第２フィルタ一層、３２・
・・・・・第３フィルタ一層、３３，３４・・・・・・
気抱溜め空隙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁油を満たした電池収納槽内に収納する油漬型蓄
   電池において、電池槽開口に気泡溜め空隙を介して複数
   のフィルタ一層を配した気液分離栓を備えてなる油漬型
   蓄電池。 ２ フィルタ一層の少なくとも一層が活性アルミナを主
   成分とする粉状あるいは粒状体を有するフィルタ一層で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の油
   漬型蓄電池。 ３ 活性アルミナを主成分とする粉状あるいは粒状体は
   、その活性アルミナ分が８５重量φ以上で、粒径が３０
   μ乃至１０間であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項に記載の油漬型蓄電池。 ４ フィルタ一層が活性アルミナを主成分とする粉状あ
   るいは粒状体と天然あるいは合成繊維のシート状、繊維
   状あるいは綿状体とを重ね合わせたフィルタ一層である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の油漬型
   蓄電池。 ５ フィルタ一層の少なくとも一層が珪酸を主成分とす
   る繊維状体を有するフィルタ一層であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の油漬型蓄電池。 ６ 珪酸を主成分とする繊維状体は、その繊維径が０．
   １μ乃至２０μ、最大孔径が５０μ、比表面積が０．１
   ｍ／ｇ乃至２０ｍ１ｇのガラスマットであることを特徴
   とする特許請求の範囲第５項に記載の油漬型蓄電池。 ７ フィルタ一層が珪酸を主成分とする繊維状体と天然
   あるいは合成繊維のシート状、繊維状あるいは綿状体と
   を重ね合わせたフィルタ一層であることを特徴とする特
   許請求の範囲第５項に記載の油漬型蓄電池。