JP2807999B2 - 鉛蓄電池 - Google Patents

鉛蓄電池

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は鉛蓄電池に関して、特に冷却構造を有した
鉛蓄電池に関するものである。
従来の技術 鉛蓄電池の基本構造は、第5図に示すように、陽極板
1と陰極板2とを対向させて容器3内の硫酸電解液4中
に浸漬するとともに、これらの極板の間に、短絡の防止
および間隔の保持のために隔離板5を介在させた構成で
ある。このような構成の所謂1ユニットの端子間電圧は
2V程度であるから、一般には、複数のユニット容器の中
に収容するとともに、陽極板同士および陰極板同士を互
いに接続して所定の起電力の蓄電池としている。
この種の鉛蓄電池は、陽極の二酸化鉛と陰極の鉛とが
電解液と反応してそれぞれ硫酸鉛となることに伴う放電
電気を取出し、また充電することにより陽極の硫酸鉛を
二酸化鉛とし、かつ陰極の硫酸鉛を鉛とするものであ
る。そしてこれらの極板としては、一般に、鉛もしくは
鉛合金からなる格子体に、例えば鉛酸化物粉末を希硫酸
で練ってペースト状とした活物質を充填したペースト式
極板や、多孔性ないしは微孔性チューブの中央に鉛合金
製の心金を通し、その周囲に活物質を充填した棒状の電
極を多数本並べて板状としたクラッド式極板が使用され
ている。これらの極板は、容器(電槽)内に設けたクラ
に載せ、もしくは容器内に懸吊し、かつ隔離板を挟んだ
状態で硫酸電解液と共に容器内に収容される。
発明が解決しようとする課題 ところで鉛蓄電池は放・充電に化学反応を伴うもであ
るから発熱し、また充電の際に水の電気分解が生じる場
合には発熱が更に顕著になる。しかるに鉛蓄電池は硫酸
電解液を使用するものであるから、充分に補充電されて
いて硫酸濃度が必要濃度になっていれば、温度低下によ
る凍結のおそれはないが、発熱した場合、特別な放熱手
段がないために、温度の上昇が顕著になり、一般に45℃
程度を上限温度としているにも拘らず、それ以上の温度
になって前述した活物質などの劣化を招来し、寿命や電
気的な特性が低下するおそれが多分にあった。
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、冷却
性能に優れ、寿命や電気的特性の低下を防止することの
できる鉛蓄電池を提供することを目的とするものであ
る。
課題を解決するための手段 この発明は、基本的には、上記の目的を達成するため
に、鉛蓄電池における陽極板、陰極板、隔離板のいずれ
かを、ヒートパイプで構成した。
具体的には、請求項1の発明は、陽極板と陰極板と
が、隔離板を挟んで対向して配置されるとともに、これ
ら陽極板および陰極板ならびに隔離板が、容器内に充填
した電解液中に浸漬されている鉛蓄電池において、前記
陽極板が、真空排気した密閉容器中に、凝縮性の流体を
作動流体として封入し、かつその密閉容器の一端部を前
記電解液中に浸漬するとともに前記密閉容器の他端部を
前記容器の外部に露出させてなるヒートパイプによって
構成されていることを特徴とするものである。
また請求項2の発明の鉛蓄電池は、陰極板が、前記同
様なヒートパイプによって構成されているものである。
さらに請求項3の発明の鉛蓄電池は、隔離板が前記同
様なヒートパイプによって構成されているものである。
そしてまた請求項4の発明の鉛蓄電池は、請求項1も
しくは請求項2に記載したように陽極板もしくは陰極板
をヒートパイプによって構成する場合に、そのヒートパ
イプの密閉容器を、導電性材料からなる密閉中空体と、
その密閉中空体のうち前記電解液中に浸漬される部分の
表面に設けた鉛層もしくは鉛合金層とからなる構成とし
たものである。
作用 この発明の鉛蓄電池では、電解液の温度が、容器の外
部例えば外気より高くなった場合、陽極板もしくは陰極
板または隔離板を構成しているヒートパイプの一端部と
他端部との間で温度差が生じるから、ヒートパイプは温
度の高い電解液から、それより温度の低い外気に対して
熱を輸送し、したがって電解液が外気によって間接的に
冷却され、温度上昇が防止される。
またここで、陽極板、陰極板、隔離板はいずれも鉛蓄
電池の内側の電解液中の上部から下部にわたって浸漬さ
れるため、これらのいずれかをヒートパイプとしておく
ことにより、鉛蓄電池内部の電解液の上下の温度差の不
均一をも解消して、効率的な充放電を行なうことができ
る。
さらに、陽極板もしくは陰極板または隔離板のいずれ
かが、それ自体でヒートパイプを構成しているため、鉛
蓄電池を構成する部材の総数が特に増加しないので、コ
ンパクト化を図ることができる。
なおまた、充放電に伴なう発熱は陽極板、陰極板の表
面付近で生じるから、特に陽極板もしくは陰極板がヒー
トパイプで構成されている場合、発熱によって生じた熱
が電解液中に拡散する前に速やかに外部へ輸送すること
ができ、そのため冷却効率が著しく高くなる。
実施例 つぎにこの出願に係る発明の実施例を図面を参照して
説明する。なお、鉛蓄電池は、陽極板および陰極板なら
びにこれらの間に介在させられた隔離板、電解液を基本
的な構成要素とするものであるから、以下に述べる実施
例においては、その基本的な構成要素を備えた所謂1ユ
ニットを例示して説明する。
第1図は第1の実施例を示す模式的な断面図であっ
て、容器(電槽)10の内部に、1枚の陽極板11と、その
陽極板11を挟んで陽極板11の両側に位置する2枚の陰極
板12とが配置されている。これらの各極板11,12は互い
に平行となるよう、容器10の底部に形成したクラ13の上
に載せた状態に配置され、また極板11,12同士の接触に
よる短絡を防止するために、各極板11,12の間に隔離板1
4が配置されている。
陽極板11は第2図に一部を破断して示すように所謂ヒ
ートパイプ構造とされている。すなわち陽極板11の所謂
本体部分は、銅やステンレス鋼などの金属製の矩形断面
の密閉中空容器15によって構成され、その内部には、真
空排気した状態で水やフロンなど凝縮性の流体が作動流
体16として封入されており、また金網などの毛細管圧力
を発生させるためのウイック17が必要に応じて密閉中空
容器15の内面に添設されている。また密閉中空容器15の
外表面のうち上部のわずかな部分を除いた大半の部分に
鉛もしくは鉛合金がクラッディングされ、このクラッド
層18に二酸化鉛などの活物質が保持されている。さらに
この陽極板11の上端中央部に陽極端子19が設けられてい
る。そして陽極板11は、前記クラッド層18が容器10の内
部に位置し、それより上側の部分が容器から突出するよ
う容器10内に収容されている。
他方、2枚の陰極板12は、鉛を活物質としたペースト
式極板やクラッド式極板などの従来知られている構成の
ものであって、これらは互いに電気的に導通されてお
り、また一方の陰極板12の上端部に突設した陰極端子20
が容器の上方に突出するよう配置されている。
また各極板11,12の間に介在された隔離板14は、従来
知られているものと同様に、ガラスマットや合成樹脂板
など、浸透性や耐酸性に富む素材によって構成されてい
る。
そして前記容器10の内部には、硫酸電解液21が所定量
注入されている。なお、特に図示しないが、容器10の蓋
の部分には、電解液や純水の注入口やガスの排気口等が
必要に応じて設けられている。
したがって第1図に示す鉛蓄電池においても、 PbO2+H2SO4+PbPbSO4+H2O+PbSO4 の可逆反応によって放電および充電が行なわれる。そし
て充・放電に伴って電解液21の温度が外気より高くなる
と、陽極板11のうち容器10の内部に位置する部分と容器
10から突出している部分とで温度差が生じるため、その
密閉中空容器15の内部において作動流体16の蒸発が生
じ、その蒸気は温度の低い上側すなわち容器10の外部に
突出している部分に向けて流れ、しかる後放熱して凝縮
する。その結果、電解液21の有する熱が、作動流体16に
よって容器10の外側に運ばれ、電解液21が冷却される。
なお、凝縮した作動流体16は重力およびウイック17で生
じる毛細管圧力によって下側に還流させられ、またウイ
ック17を添設してある部分の全体に毛細管圧力によって
分散させられる。
したがって第1図に示す鉛蓄電池では、電解液および
各極板11,12の温度上昇が防止されるために、寿命や特
性の低下などの不都合が生じない。
また第1図に示す鉛蓄電池では、陽極板11それ自体が
ヒートパイプを構成しているため、陽極板11の表面付近
で生じた反応熱が直ちに容器10の外側へ輸送されること
になり、そのため高い冷却能率を得ることができる。
さらにヒートパイプ構造の陽極板11は、容器10の上方
からその内部の下底部付近まで挿入されているため、容
器10の内部における電解液の上下方向の温度の不均一も
解消される。
なお第1図に示す実施例では陽極板11をヒートパイプ
構造としているが、陽極板11の代りに陰極板12をヒート
パイプ構造とすることもでき、その場合の陰極板12も陽
極板11について示した第2図と同様な構成とすることが
できる。
第3図は第2の実施例を示す図であり、ここに示す鉛
蓄電池は隔離板27をヒートパイプにより冷却する構成と
したものである。すなわちその隔離板27の構成の一例を
図示すれば第4図に通りであり、絶縁構造でかつ耐酸性
のあるの複数本のヒートパイプ28が互いに平行となるよ
うに一定間隔をあけて連結され、これらのヒートパイプ
28のうち容器10の内部に挿入される下側の部分もしくは
電解液21いに浸漬される下側の部分が、ガラスウールや
多孔性ないし微孔性合成樹脂板などの平板形状の浸透性
材料29の内部に挿入され、その結果、全体として平板状
をなすよう構成されている。そしてこの隔離板27は、各
極板23,12の短絡を防止するよう極板23,12の間に配置さ
れ、かつ各ヒートパイプ28の上端部が容器10の上方に突
出して放熱部となっている。
したがって第3図に示す構成の鉛蓄電池にあっては、
充・放電に伴う発熱によって電解液21の温度が上昇すれ
ば、隔離板27を構成しているヒートパイプ28の下側部分
と上端部分とで温度差が生じるため、そのヒートパイプ
28の内部で作動流体の蒸発および流動ならびに凝縮によ
る熱輸送が生じ、その結果、容器10内の内部の熱が外部
に放出されて鉛蓄電池自体が冷却され、寿命や電気的特
性の低下が防止される。なお第3図の実施例の場合も、
隔離板27は容器10の上部から下底部付近まで挿入されて
いるため、容器10の内部の電解液の上下方向の温度の不
均一を解消することができる。
また第1図に示す鉛蓄電池および第3図に示す鉛蓄電
池では、本来必要とする構成部材が冷却のためのヒート
パイプとして機能するので、構成部材が特に増加するこ
となく、したがって構成のコンパクト化を図ることがで
きる。
なお、上述した実施例では蓄電池を構成する最小単位
である1ユニットについて説明したが、一般には、複数
ユニットを直列に接続して所定の容量の蓄電池とするこ
とは勿論である。
発 明 の 効 果 以上の説明から明らからなようにこの出願の発明にお
いては、陽極板もしくは陰極板または隔離板自体をヒー
トパイプによって構成して、電解液や極板の有する熱を
ヒートパイプによって外部に運び出すから、充・放電に
伴って発熱が生じても温度上昇を防止し、温度上昇に起
因する寿命や電気的特性の低下を有効に防止することが
でき、またヒートパイプ構造とした陽極板もしくは陰極
板または隔離板は鉛蓄電池の容器上側からの容器内の底
部付近まで上下に連続しているため、容器内の電解液の
上下方向の温度の不均一も解消することができ、さらに
陽極板もしくは陰極板または隔離板自体をヒートパイプ
構造とすることにより、構成部材の増加を防止して全体
構成を簡素化することができる。また特に請求項1もし
くは請求項2の発明の場合、極板の表面付近で生じた反
応熱を直ちに外部へ輸送することができるため、高い冷
却能率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの出願に係る発明の一実施例を示す模式的な
断面図、第2図はその陽極板の一例を示す部分断面斜視
図、第3図は第2の実施例を示す模式的な断面図、第4
図は第2の実施例における隔離板の一例を示す部分断面
斜視図、第5図は鉛蓄電池の一般的な構成を示す模式的
な断面図である。 10……容器、11……陽極板、12……陰極板、14,27……
隔離板、15……密閉中空容器、16……作動流体、18……
クラッド層、21……電解液、22,28……ヒートパイプ、2
4……密閉パイプ、29……浸透性材料。
フロントページの続き (72)発明者 高岡 道雄 東京都江東区木場1丁目5番1号 藤倉 電線株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−126271(JP,A) 特開 昭59−56369(JP,A) 特開 昭59−56370(JP,A) 実開 昭57−117569(JP,U)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】陽極板と陰極板とが、隔離板を挟んで対向
    して配置されるとともに、これら陽極板および陰極板な
    らびに隔離板が、容器内に充填した電解液中に浸漬され
    ている鉛蓄電池において、 前記陽極板が、真空排気した密閉容器中に凝縮性の流体
    を作動流体として封入しかつその密閉容器の一端部を前
    記電解液中に浸漬するとともにその密閉容器の他端部を
    前記容器の外部に露出させてなるヒートパイプによって
    構成されていることを特徴とする鉛蓄電池。
  2. 【請求項2】陽極板と陰極板とが、隔離板を挟んで対向
    して配置されるとともに、これら陽極板および陰極板な
    らびに隔離板が、容器内に充填した電解液中に浸漬され
    ている鉛蓄電池において、 前記陰極板が、真空排気した密閉容器中に凝縮性の流体
    を作動流体として封入しかつその密閉容器の一端部を前
    記電解液中に浸漬するとともにその密閉容器の他端部を
    前記容器の外部に露出させてなるヒートパイプによって
    構成されていることを特徴とする鉛蓄電池。
  3. 【請求項3】陽極板と陰極板とが、隔離板を挟んで対向
    して配置されるとともに、これら陽極板および陰極板な
    らびに隔離板が、容器内に充填した電解液中に浸漬され
    ている鉛蓄電池において、 前記隔離板が、真空排気した密閉容器中に凝縮性の流体
    を作動流体として封入しかつその密閉容器の一端部を前
    記電解液中に浸漬するとともにその密閉容器の他端部を
    前記容器の外部に露出させてなるヒートパイプによって
    構成されていることを特徴とする鉛蓄電池。
  4. 【請求項4】前記ヒートパイプの密閉容器が、導電性材
    料からなる密閉中空体と、その密閉中空体のうち前記電
    解液中に浸漬される部分の表面に設けた鉛層もしくは鉛
    合金層からなり、かつそのヒートパイプが陰極板もしく
    は陽極板を構成している請求項1もしくは請求項2に記
    載の鉛蓄電池。
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