JP4493489B2 - 蓄電池用電解液比重判別装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電池の電解液比重判別装置に関するものである。

未化成の正負極板群を電槽内に収納し、これに蓋を施した後、電解液を注液して蓄電池を電槽化成することが行われている。

この製造工程中に、正負極板間で短絡が発生する場合があり、この短絡を検出すべく、電槽化成前に極板群の正負極板間に電圧をかける方法（特許文献１）や、電槽化成中に蓄電池内で発生するガスの圧力又は量を検知する方法（特許文献２）などが知られている。また、特許文献２には、蓄電池の化成後に両極端子間のオープン電圧を測定する方法や電解液比重を測定する方法なども従来技術として記載されている。

特開平４−１３８６７４号公報 特開昭５７−１９６４８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、電槽化成後の短絡状態を検知することが出来ないという問題点があり、また、特許文献２には記載された技術ではガスの圧力や量を正確に測定することが難しいという問題点がある。

更に、特許文献２に従来技術として記載されるオープン電圧を測定する方法では、化成後十分な時間を経た後なら正確に測定し得るも化成直後は正確な測定が行えないという問題点がある。また、電解液の比重を測定する方法は化成直後でも計れて優れるも、従来は例えば実公昭３１−１７４７３に記載されるようなスポイト式比重計により目視しながら比重を見なければならず、煩わしいと共に、目視による誤差が生じ易い問題点がある。

本発明は、比重測定により極板間短絡を検知する比重判定装置に関する改良に係り、上記従来の問題を解消したもので、蓄電池内の電解液を吸い上げる管と、該管内に移動自在に配置され、電解液の比重により浮き沈みする比重計と、該管の所定位置に設けた位置センサーとから成り、化成終了後の蓄電池の電解液を管内に吸い上げ、吸い上げた該電解液の比重により浮き沈みする比重計の位置を位置センサーにより検知して電解液の比重が所定値であるか否かを判定することを特徴とするものである。

蓄電池、例えば鉛蓄電池は、格子基板に鉛粉と希硫酸を混合したペースト状活物質を塗布充填して正負極板を作製し、これら正負極板とセパレータを積層した極板群を電槽内に収納し、該電槽に蓋を施し、希硫酸からなる電解液を注液して充放電を繰り返すことで電槽化成され、充電状態で化成終了とすることが行われている。この際、化成の充電により極板内の硫酸分は電解液中に溶け出すので、注液時の電解液の比重を低くし、化成が完了した所で所定の電解液比重となるようにしている。従って、もし極板間短絡などのより十分に化成されない場合は電解液の比重は注液時の低い状態からあまり変わらないことになる。この比重の差により比重計の浮き沈み状態が異なるのでこれをセンサーにより検知して極板間短絡の有無を検出しようとするものである。

本発明によれば、化成終了後に電解液比重を簡単に検知することが出来、従って極板間短絡の有無等を容易に判別することが出来るものである。

図１は本発明の実施形態を表す概念図である。１は透明の管で、内部が中空となっており、その内部に比重計２が上下に移動可能に収納されている。該比重計２は所定の重さに調整され、電解液の比重により浮き方が変化するものである。また、該管１の一端には細い管１aが一体に取り付けられ、他端にはシリンダー３が取り付けられている。そして、該管１の下端外側には位置センサー４として一対の発光ダイオード４ａと受光ダイオード４ｂを該管１を挟んで対向して配置した。

位置センサー４は制御・判定装置５に接続されている。該制御・判定装置５は更にシリンダー３のピストンロッド３ａを上下動させる動力装置６にも接続されている。７は該制御・判定装置に接続された警報器である。

この様に構成された電解液比重判定装置は、所定の位置に設置され、化成が終了した蓄電池８がベルトコンベアにより該装置の下方に搬送されて来るとそのことをセンサーやリミットスイッチにより感知して、管１がシリンダー３等と共にこれらを取り付けた昇降機（図示せず）により所定距離だけ下降し、該管１の一端に一体に取り付けられた細い管１ａが、蓄電池８の蓋に穿孔された注液口からその先端が電解液中に没するほどに挿入される。この動作が終了したことを確認した後、制御・判定装置５からの信号で動力装置６が作動してシリンダー３のピストンロッド３ａが引き上げられ、シリンダー３内のピストン３ｂを引き上げて蓄電池８内の電解液を管１内に吸い上げる。その結果該管１内の比重計２が電解液９中に浮くこととなる。

この比重計２の浮いた状態を制御・判定装置５からの信号により動作している位置センサー４により確認して電解液比重の高低を判別するもので、電解液比重が高く正常ならば比重計２は管１内に吸い上げられた電解液９により高く浮き、従って発光ダイオード４ａと受光ダイオード４ｂ間には遮るものが無く受光ダイオード４ｂは発光ダイオード４ａの光を受けＯＮすることで、比重計２が上昇したことを検知するので制御・判定装置５により正常であると判定され、警報器７は鳴らない。一方、極板間短絡が発生していて電解液比重が低く異常ならば比重計２は管１内に吸い上げられた電解液９によっても浮くことが無いか、浮いたとしても僅かであり、管１の下端から移動しない。従って発光ダイオード４ａと受光ダイオード４ｂ間は比重計２に遮られ受光ダイオード４ｂはＯＮせず、比重計が上昇していないことを検知し、制御・判定装置５により異常であると判断され、警報器７を鳴らし作業者に知らせるものである。

判定作業が終えた後は、制御・判定装置５からの信号により動力装置６が再び動作するも、この時はピストンロッド３ａを押し下げる様に動作して管１内の電解液９を蓄電池８内に戻す。そして、昇降機により管１がシリンダー３等と共上昇し、該管１の一端に一体に取り付けられた細い管１ａは蓄電池から離れ、次に蓄電池がその下方に搬入されるまで待機し、以後同様の動作を繰り返し搬入されてくる全ての蓄電池の電解液の比重を判定するものである。なお、図１中、１０は蓄電池の端子である。

異常と判断された蓄電池は人手或いは機械により自動的に製造サイン上から外され、解体されてリサイクルへ回り再利用される。

なお、一連の動作はセンサーやリミットスイッチ或いはタイマー等により順番通りに動作するようにした。

６セルモノブロック電槽を用いたモノブロック形の鉛蓄電池を電槽化成後、電解液比重を判定すべく、上記装置の下方に搬送した。判定すべき鉛蓄電池が６セルモノブロック形なので、該鉛蓄電池には注液口が一直線に並び６個ある。これらを一度に判定すべく、図１における透明の管１を６個一直線に併設した。各管１の間隔はほぼ鉛蓄電池の注液口の間隔に一致させ、更に管１とその一端に取り付けた細い管１ａは耐電解液製のゴム管等により連接して該細い管１ａの間隔が鉛蓄電池の注液口間隔に完全に一致する様に移動可能とした。例えば板部材に鉛蓄電池の注液口間隔に一致した穴を開け、該穴に細い管１ａを通して用いることで細い管１ａと注液口との間隔を一致させた。

更に、図１において、管１の他端に取り付けられているシリンダー３のピストンロッド３ａは６個全てが同じ動きをするように１個の動力装置を用いた。その方法は、シリンダー３のピストンロッド３ａを共通する一枚の取付板に取り付け、この取付板を動力装置、例えば１個の空気圧シリンダー等により動かすことで実施した。

なお、各管１の上端を連接してその中央に１個の開口を形成し、該開口部に１個のシリンダーを接続して、該シリンダーのシリンダーロッドを動かして各管１内を負圧にして電解液を同時に吸い上げるようにしても良い。

更に、本実施例では、６個ある管１の下端に配置する一対の位置センサー4の他に、一直線上に並んで配置された６個ある管１の右或いは左から３個目の中央部に位置する管１には図１に一点鎖線で示す様に、下端に位置する一対の位置センサー４の上方に同様の位置センサー４ｃ、４ｄと４ｅ，４ｆの２対を所定間隔を介して同様に配置し、これらも制御・判定装置５に接続した。

この様に構成した装置を鉛蓄電池製造ラインの化成工程の出口に設置し、化成が完了した鉛蓄電池がベルトコンベアにより該装置の下方に搬送されて来るとそのことをリミットスイッチにより感知し、ベルトコンベアを止めて鉛蓄電池を把持具で固定すると共に、細い管１ａを通している板部材、管１、シリンダー３等取り付けた昇降機により所定距離だけ下降し、6個の細い管１ａをそれぞれの注液口に挿入し、その先端を鉛蓄電池の電解液中に浸漬した。次いで制御・判定装置５により動力装置６としての空気圧シリンダーを作動させて取付板およびこれに取り付けられている6個のシリンダー３のピストンロッド３ａを引き上げて各管１内に電解液９を吸い上げた。

この時、中央部に位置する管１の下部に３つ配置されている位置センサー群により、3対のセンサーの内のどの位置のセンサーがＯＮしていないか、即ちＯＦＦしているかを制御・判定装置で検知し、それが、下端に位置するセンサー４ａ、４ｂがＯＮし上下真ん中にあるセンサー４ｃ、４ｄがＯＦＦしていれば良好な吸い上げ量と判断し、各管１の下端に配置されたセンサーのＯＮ、ＯＦＦを確認し、比重の良否を判別した。

また、３対のセンサーの最上部のセンサーのみＯＦＦしている時は管１内の電解液が多すぎると判断し、真ん中のセンサーがＯＦＦするまでピストンロッド３ａを押し戻して電解液を蓄電池内へ戻し吸い上げ量を調整した。更に、３対のセンサーの最下部のセンサーがＯＦＦしている場合は、他の管１の下端に配置された位置センサー４もＯＦＦであることを確認して管１内の電解液が少なすぎると判断して管1内に電解液９を更に吸い上げるべく空気圧シリンダーを動作させて下端のセンサー４ａ、４ｂがＯＮするまで吸い上げ、しかる後に各管１の下端に配置されたセンサーのＯＮ、ＯＦＦを確認し、比重の良否を判別し、各管１の下端に配置した位置センサーが全てＯＮしている場合は正常と判断し、1個でもＯＦＦの場合は異常と判断すると共に、そのセルがどれなのかを制御・判定装置５の表示画面に表示すると共に警報器７を鳴らす。

なお、この際、ピストンロッド３の吸い上げ位置を同じくし、以後同量の吸い上げ量とすることで、ほぼ適量の吸い上げ量とすることが出来、品種が変わった時に、吸い上げ量の調整を行うようにしても良い。

この様に複数のセンサーを縦方向（上下方向）に配列して用いることにより、電解液の吸い上げ量を調整し得ると共に、僅かな比重の変化も判定することが出来、比較的比重変化の少ない軽微な短絡等の異常をも判断し得ることが出来るものである。

判定作業が終えた後は、制御・判定装置５からの信号により動力装置6としての空気圧シリンダーが再び動作するも、この時はピストンロッド３ａを押し下げる様に動作して全ての管１内の電解液９を鉛蓄電池の各セル内に戻す。そして、昇降機により細い管１ａを通している板部材、管１、シリンダー３等が上昇し、該細い管１ａは鉛蓄電池から離れ、次に蓄電池がその下方に搬入されるまで待機し、以後同様の動作を繰り返し搬入されてくる全ての蓄電池の電解液の比重を判定するものである。

本発明の実施態様の概念図。

符号の説明

１・・管
２・・比重計
３・・シリンダー
４・・位置センサー
９・・電解液

Claims (1)

1. 蓄電池内の電解液を蓄電池外へ吸い上げる管と、該管内に移動自在に配置され、電解液の比重により浮き方が変化する比重計と、該管の所定位置に、縦方向に複数個配列して設けた位置センサーとから成り、管内に電解液を吸い上げた時の比重計の位置を位置センサーにより検知して電解液の比重が所定値であるか否かを判定すると共に、電解液を吸い上げた時に複数ある位置センサーのどの位置に比重計がいるかを検知することで、電解液の吸い上げ量を調整する機能を備える蓄電池用電解液比重判別装置。