(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-05-10
(45)【発行日】2022-05-18
(54)【発明の名称】蓄電池用触媒栓
(51)【国際特許分類】
H01M 10/52 20060101AFI20220511BHJP
H01M 50/30 20210101ALI20220511BHJP
H01M 50/60 20210101ALI20220511BHJP
【ＦＩ】
H01M10/52 101
H01M50/30
H01M50/60
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2018074694
(22)【出願日】2018-04-09
(65)【公開番号】P2019186005
(43)【公開日】2019-10-24
【審査請求日】2021-01-22
(73)【特許権者】
【識別番号】507151526
【氏名又は名称】株式会社ＧＳユアサ
(74)【代理人】
【識別番号】110002745
【氏名又は名称】特許業務法人河崎・橋本特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】杉浦 慎太郎
(72)【発明者】
【氏名】陣野 俊介
【審査官】下林 義明
(56)【参考文献】
【文献】特公昭３８－０１５７２０（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開昭５０－０５８５３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５８－１００３７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１７６６００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３１３３１７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ １０／５２ － １０／６６７
Ｈ０１Ｍ ５０／３０ － ５０／３９２
Ｈ０１Ｍ ５０／６０ － ５０／７７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
水素と酸素とを反応させる触媒と、前記触媒を収容する空間と外部とを仕切る外壁を有するとともに、前記水素および前記酸素の供給口と、前記水素および前記酸素の排気口と、を有する容器と、
前記容器内に配置されるとともに、前記触媒と前記外壁とを部分的に隔離する隔壁と、
を備え、
前記隔壁が、前記触媒の周囲に配された筒状部を有し、前記供給口側から見たときに、前記筒状部が、前記触媒を囲む仮想の囲繞線に沿って間欠的に設けられた複数のアーク状部により構成されており、
前記排気口は、前記触媒から前記隔壁により遮蔽されている、蓄電池用触媒栓。
【請求項2】
前記排気口が、前記隔壁に少なくとも一部が囲まれた中空の空間に連通している、請求項１に記載の蓄電池用触媒栓。
【請求項3】
前記中空の空間の少なくとも一部が、前記外壁と前記隔壁との間に形成されている、請求項２に記載の蓄電池用触媒栓。
【請求項4】
前記筒状部の周囲長Ｌ１に対する前記アーク状部の合計の周囲長Ｌ２の比：Ｌ２／Ｌ１は、１／２以上２／３以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の蓄電池用触媒栓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、蓄電池用触媒栓に関する。
【背景技術】
【0002】
蓄電池では、蓄電池内で水の電気分解反応により発生した水素および酸素を触媒反応により水に戻し、蓄電池内に水を還流させる触媒栓が用いられている。触媒栓は、水素と酸素とを反応させて水を生成する触媒と、触媒を収容する外容器と、を備える。外容器は、水素および酸素を触媒へ供給する供給口と、未反応の水素および酸素を外部へ排出する排気口と、を有する。
【0003】
例えば整流器の故障などが原因で、蓄電池が大電流で過充電されることがある。この場合、供給口から触媒に過剰の水素および酸素が供給され続ける。触媒反応が続くことで、反応熱が蓄積される。反応熱の蓄積により、触媒栓（触媒）の温度が過剰に上昇し、触媒栓が溶ける等の不具合が生じるおそれがある。
【0004】
一方、触媒反応により生成した水は、反応熱により水蒸気となる。水蒸気は、外容器の外壁と接触して冷却されることにより水となり、その水は、蓄電池内に還流される。水蒸気は外容器内に滞留しないため、供給口から触媒に過剰の水素および酸素が供給され続ける。
【0005】
上記の触媒栓の過剰な温度上昇を防止するため、特許文献１では、外容器内に触媒を収容する内器を設けることが提案されている。内器は、供給口より供給された水素および酸素を触媒へ送り込む開口を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】実開昭６４－４１９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１に記載の触媒栓では、過充電時の電流値がある一定値以上に大きくなると、内器中に触媒反応により生成した水蒸気が直ちに充満し、それにより内器中への水素および酸素の供給が一定量に抑制される。そのため、触媒反応が抑制され始める電流値が小さくなりやすく、蓄電池に還流される水量が不十分になる。触媒反応が抑制され始める過充電時の電流値が小さい場合、それより電流値が大きい場合には、排気口を通じて触媒栓の外部へ排出される未反応の水素および酸素の量が増大するためである。
【0008】
内器中に水蒸気が直ちに充満する理由として、内器の壁が触媒栓外部の空気と直接接触していないため、水蒸気が内器の壁に接触しても冷却され難く、液状化し難いことが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一側面は、水素と酸素とを反応させる触媒と、前記触媒を収容する空間と外部とを仕切る外壁を有するとともに、前記水素および前記酸素の供給口と、前記水素および前記酸素の排気口と、を有する容器と、前記容器内に配置されるとともに、前記触媒と前記外壁とを部分的に隔離する隔壁と、を備え、前記排気口は、前記触媒から前記隔壁により遮蔽されている、蓄電池用触媒栓に関する。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、蓄電池が大電流で過充電される場合に、触媒栓の温度上昇を抑制するとともに蓄電池内の電解液の減少を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1A】本発明の一実施形態に係る蓄電池用触媒栓を模式的に示す縦断面図である。
【図6】本発明の別の実施形態に係る蓄電池用触媒栓を模式的に示す斜視図である。
【図8】本発明の一実施形態に係る触媒栓を装着した蓄電池の過充電時における触媒栓の温度推移の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明の実施形態に係る蓄電池用触媒栓は、水素と酸素とを反応させる触媒と、触媒を収容する空間と外部とを仕切る外壁を有するとともに、水素および酸素の供給口と、水素および酸素の排気口と、を有する容器と、容器内に配置されるとともに、触媒と外壁とを部分的に隔離する隔壁と、を備える。排気口は、触媒から隔壁により遮蔽されていればよい。例えば、隔壁によって少なくとも一部が囲まれるような中空の空間を形成し、そのような中空の空間を排気口と連通させてもよい。中空の空間は、その少なくとも一部を外壁と隔壁との間に形成してもよく、そのほぼ全体を隔壁で囲んで形成してもよい。
【0013】
隔壁が触媒と外壁とを「部分的」に隔離する場合、触媒と外壁との間には、隔壁が介在しない領域（以下、通路とも称する。）が形成される。このような通路を介して、触媒反応により生成した水蒸気の少なくとも一部が外壁側に送られる。供給口側から隔壁を切り欠くように通路を形成すると、触媒反応により生成した水蒸気の外壁側への移動が効率よく行われる。
【0014】
大電流での過充電時に、触媒と隔壁との間の空間（触媒の周囲）に水蒸気が適度に滞留する。これにより、触媒栓の過剰な温度上昇が抑制される。触媒の周囲に滞留する水蒸気の少なくとも一部は、上記通路を介して外壁側へ送られ、触媒を収容する空間と触媒栓の外部とを仕切る外壁と接触する。外壁と接触した水蒸気は冷却され、液状化する。水蒸気の外壁との接触による液状化により生成した水は、蓄電池内に還流される。
【0015】
触媒の周囲に滞留する水蒸気の通路を介した外壁側への移動および外壁との接触による液状化により、内器を設ける場合と比べて、大電流での過充電時における触媒の周囲での水蒸気の滞留が、適度に緩和される。これにより、触媒反応が抑制され始める過充電時の電流値が大きくなり、蓄電池内に還流される水量が増大する。すなわち、触媒栓外部への未反応ガスの排出量が減少する。
【0016】
以上のことから、蓄電池が大電流で過充電される場合に、触媒栓の温度上昇が抑制されるとともに、蓄電池内の電解液の減少が抑制され、密閉反応効率が高められる。
【0017】
なお、通路を介した水蒸気の外壁側への移動は、触媒の周囲での水蒸気の適度な滞留が損なわれない程度に行われる。水蒸気の適度な滞留を安定して行うには、隔壁は、触媒の上方において開口しておらず、上方を覆っていることが好ましい。また、触媒反応が抑制され始める過充電時の電流値は、上記通路の大きさなどを変えることにより制御することができる。
【0018】
隔壁は触媒の周囲に配された筒状部を有することが好ましい。筒状部は、触媒と外壁とを部分的に隔離しており、筒状部の内側に触媒が配置されている。この場合、触媒の周囲に水蒸気を適度に滞留させる効果と、水蒸気を適度に外壁へ移動させる効果とが、バランス良く得られ易い。水蒸気の適度な滞留が安定して行われるためには、筒状部の上部は開口していないことが好ましい。筒状部の断面形状は、円形状、楕円形状でもよく、正四角形状などの多角形状でもよい。
【0019】
筒状部は、その内側に連通する開口を有してもよい。筒状部の内側には触媒が配置されている。開口を供給口と対向するように配置することで、触媒への水素および酸素の供給が効率よく行われる。例えば、筒状部の下部を開口させて供給口と対向させればよい。
【0020】
供給口側から見たときに、筒状部は、例えば、触媒を囲む仮想の囲繞線に沿って間欠的に設けられた複数のアーク状部により構成されている。複数のアーク状部は、例えば円周に沿って間欠的に配置される。すなわち、筒状部は、隣り合うアーク状部の間に形成された通路（第１Ｃ空間など）を有することが好ましい。この場合、触媒の周囲に水蒸気を適度に滞留させる効果と、水蒸気を適度に外壁へ移動させる効果とが、バランス良く得られ易い。
【0021】
筒状部の周囲長Ｌ１に対するアーク状部の合計の周囲長Ｌ２の比：Ｌ２／Ｌ１は、１／２以上２／３以下であることが好ましい。Ｌ２／Ｌ１が１／２以上である場合、触媒の周囲にアーク状部が適度に設けられているため、触媒栓の温度上昇が十分に抑制される。Ｌ２／Ｌ１が２／３以下である場合、触媒の周囲にアーク状部が配置されない領域が適度に存在するため、蓄電池が大電流で過充電された場合でも、蓄電池内の電解液の減少が十分に抑制される。
【0022】
筒状部の周囲長Ｌ１とは、触媒を囲む筒状部の内周１周分の長さである。アーク状部の合計の周囲長Ｌ２とは、触媒を囲む筒状部の内周１周中に存在する複数のアーク状部の内周側の周囲長の合計長さである。すなわち、Ｌ２／Ｌ１は、筒状部の内周１周分の長さのうちアーク状部が占める長さの比率に相当する。
【0023】
具体的な一態様において、容器は、少なくとも第１空間と第２空間とを内部に有する。隔壁は、例えば触媒栓を供給口側から見たときに、第１空間と第２空間との間に介在している。第１空間は、供給口と連通するとともに、触媒を収容している。第２空間は、排気口に連通するとともに、触媒から隔壁により遮蔽されている。第１空間と第２空間とは連通しているため、水素および酸素は状況に応じた割合で第１空間および第２空間に分配供給される。外壁は、容器の少なくとも一部（例えば側壁）により構成されている。
【0024】
第２空間の少なくとも一部は、隔壁に囲まれた中空の空間であってもよい。この場合、外壁で囲まれた第１空間内に、中空の第２空間を有する隔壁が配置される。第１空間は、例えば、触媒と隔壁との間に形成される第１Ａ空間と、隔壁と外壁との間に形成される第１Ｂ空間と、第１Ａ空間と第１Ｂ空間とを連通する第１Ｃ空間（通路）とを有する。
【0025】
第１Ｃ空間は、例えば、触媒の側方（例えば、隔壁の筒状部）に設けられる。第１Ｃ空間は、１つ設けてもよく、２つ以上設けてもよい。複数の第１Ｃ空間の形状は、互いに同じでもよく、異なっていてもよい。第１Ｃ空間は、例えば、隔壁（筒状部）に切り欠き部または穴部を設けることにより形成される。切り欠き部および穴部を組み合わせてもよい。第１Ｃ空間は、隔壁の筒状部の少なくとも触媒よりも上部に形成されていることが好ましい。
【0026】
第１Ｃ空間は、スリット部を有することが好ましい。スリット部は、例えば、筒状部の軸方向に沿って形成される。筒状部に形成される複数の第１Ｃ空間は、等間隔に設けられていることが好ましい。
【0027】
また、第２空間の少なくとも一部は、外壁と隔壁との間に形成された中空の空間であってもよい。この場合、第１空間は、外壁および隔壁で囲まれることにより形成されている。第１空間は、隔壁により画定される領域（第１空間内で外壁が露出しない領域）と、外壁により画定される領域（第１空間内で外壁が露出する領域）と、を有する。第１空間の一部が外壁により画定されることで、触媒と外壁との間に隔壁が介在しない領域が形成されている。
【0028】
排気口は、第２空間と連通している。未反応の余剰の水素および酸素は、第２空間に送られ、第２空間を介して排気口へ送られる。隔壁に、第２空間と連通する排気通路を有する排気部を設け、排気口に排気部を貫通させてもよい。
【0029】
隔壁が第１空間と第２空間との間に介在しており、第２空間は触媒から隔壁により遮蔽されている。これにより、余剰の水素および酸素の第１空間への流入や第１空間での滞留が抑制される。余剰の水素および酸素の第１空間への流入や第１空間での滞留により第１空間内の水蒸気が外壁へ移動し難くなることが抑制される。
【0030】
余剰の水素および酸素を第２空間内へ送り込む開口は、第１空間よりも上流側（第１空間の下方）に設けられていることが好ましい。この場合、余剰の水素および酸素が第２空間へ送り込まれ易くなり、第１空間への余剰の水素および酸素の流入が抑制される。
【0031】
触媒反応により生成した水蒸気の一部は、第２空間を介して排気口から余剰の水素および酸素とともに排出され得る。また、酸素は外部から排気口を通じて第１空間へ供給される場合もある。
【0032】
供給口は、第１空間と連通している。水素および酸素は供給口を通じて触媒に供給するとともに、水蒸気の外壁との接触により生成した水を供給口を通じて蓄電池内に戻すことができる。供給口は、第２空間と連通していてもよい。
【0033】
供給口は、第１空間における触媒と隔壁との間に形成される空間（例えば、隔壁の下方の開口）と対向して設けられていることが好ましい。この場合、水素および酸素を供給口を通じて触媒に供給し易い。また、供給口は容器（外容器）の底部に設けられていることが好ましい。この場合、水蒸気の外壁との接触により生成した水が下方へ移動し供給口を通じて蓄電池内に戻り易い。
【0034】
以下、本発明の一実施形態に係る蓄電池用触媒栓について、図１Ａ、図１Ｂ、図２および図３を参照しながら説明する。図１Ａは、本発明の一実施形態に係る蓄電池用触媒栓を模式的に示す縦断面図である。図１Ｂは、分解された状態の図１Ａに係る蓄電池用触媒栓の縦断面図である。図２は、図１Ａの蓄電池用触媒栓のＸ－Ｘ断面図である。図３は、図１Ａの蓄電池用触媒栓における隔壁の筒状部の斜視図である。なお、本発明に係る触媒栓は、図１Ａ、図１Ｂ、図２および図３に示す構造に限定されない。図１Ａ、図１Ｂ、図２および図３に示す隔壁７は固定部材２３を備えるが、固定部材２３を備えていなくてもよい。
【0035】
触媒栓１は、水素と酸素とを反応させて水蒸気を生成する触媒２と、触媒２を収容する容器３とを備える。容器３は、水素および酸素の供給口４と、未反応の余剰の水素および酸素を排出する排気口５と、を有するとともに、触媒２を収容する空間（内部）と外部とを仕切る外壁６を有する。触媒栓１は、容器３内に配置されるとともに、触媒２と外壁６とを部分的に隔離する隔壁７（筒状部１７）を備える。排気口５は、触媒２から隔壁７により遮蔽されている。
【0036】
容器３は、少なくとも第１空間８と第２空間９とを内部に有する。触媒栓１を供給口４側から見たとき、隔壁７は、第１空間８と第２空間９との間に介在している。第１空間８は、供給口４と連通するとともに、触媒２を収容している。第２空間９は、排気口５に連通するとともに、触媒２から隔壁７により遮蔽されている。第１空間８と第２空間９とは供給口４側で連通しているため、水素および酸素は状況に応じた割合で第１空間８および第２空間９に分配供給される。外壁６は、容器３の少なくとも一部（外容器本体の側壁）により構成されている。
【0037】
第１空間８は、触媒２と隔壁７との間に形成される第１Ａ空間１０と、隔壁７と外壁６との間に形成される第１Ｂ空間１１と、第１Ａ空間１０と第１Ｂ空間１１とを連通する第１Ｃ空間（通路）１２と、を有する。第１Ｃ空間１２は、筒状部１７の一部に切り欠き部を設けることにより形成されている。
【0038】
隔壁７により、第１Ａ空間１０内で水蒸気が適度に滞留する。また、第１Ａ空間１０内の水蒸気の少なくとも一部は、第１Ｃ空間１２を介して第１Ｂ空間１１へ移動する。第１Ｂ空間１１へ移動した水蒸気は、第１Ｂ空間１１内で外壁６と接触することにより冷却され、水となり、蓄電池内に戻る。
【0039】
触媒２は触媒容器２ａ内に収容されている。触媒２が収容された触媒容器２ａは支持台１３の上に載せられ、かつ第１Ａ空間１０内に配置されている。
【0040】
触媒２としては、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｇなどの貴金属や、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎなどの卑金属が挙げられる。触媒２は、例えば、酸化アルミニウムなどの担体に担持させて用いられる。触媒容器２ａとしては、例えば、酸化アルミニウムなどのセラミックス製の多孔質容器が用いられる。
【0041】
容器３は、容器本体１４と、外容器本体１４の開口を覆う蓋体１５と、を備える。外容器本体１４の側壁が外壁６を構成している。外容器本体１４は、その底部に供給口４を有する。蓋体１５は、中央に排気口５を有する。
【0042】
供給口４は第１Ａ空間１０および第１Ｂ空間１１と連通している。蓄電池内で発生した水素および酸素は、供給口４を通じて第１Ａ空間１０へ供給される。また、第１Ｂ空間１１で冷却により生成した水は下方へ移動して供給口４を通じて蓄電池内に戻る。
【0043】
隔壁７は、触媒２の周囲に配された筒状部１７と、筒状部１７の上面に配される上部１８とを有する。筒状部１７は、第１Ａ空間１０と第１Ｂ空間１１とを部分的に隔離する。筒状部１７の下部は開口しており、供給口４と対向している。蓄電池内で発生した水素ガスおよび酸素ガスは、供給口４から筒状部１７の下部の開口を通じて第１Ａ空間１０内へ供給される。
【0044】
隔壁７の上部１８は、排気通路５ａを有する排気部１９を備えており、排気部１９を蓋体１５の排気口５に貫通させている。排気通路５ａ（排気口５）は、第２空間９と連通しており、排気通路５ａ（排気口５）には、防爆用のフィルタ２０が設けられている。筒状部１７は、さらに、その上部開口を覆う上壁１７ａを有する。
【0045】
図２および図３に示すように、供給口４側から見たときに、筒状部１７は、触媒２（触媒容器２ａ）を囲む仮想の囲繞線に沿って間欠的に設けられた複数のアーク状部２１により構成されている。アーク状部２１の間に第１Ｃ空間１２が形成されている。
【0046】
複数のアーク状部２１は、互いに同じ形状であり、等間隔に設けられていることが好ましい。複数の第１Ｃ空間１２は、それぞれ筒状部１７の軸方向に沿って形成されたスリット部を有することが好ましい。この場合、触媒の周囲に水蒸気を適度に滞留させる効果と、水蒸気を適度に外壁へ移動させる効果とが、バランス良く得られ易い。
【0047】
筒状部１７の周囲長Ｌ１に対するアーク状部２１の合計の周囲長Ｌ２の比：Ｌ２／Ｌ１は、１／２以上２／３以下であることが好ましい。なお、筒状部１７の周囲長Ｌ１とは、複数のアーク状部２１および通路１２を含む筒状部の内周１周分の長さである。アーク状部２１の合計の周囲長Ｌ２とは、触媒を囲む筒状部の内周１周中に存在する複数のアーク状部２１の内周側の周囲長の合計長さである。すなわち、Ｌ２／Ｌ１は、筒状部１７の内周１周分の長さのうちアーク状部２１が占める長さの比率に相当する。
【0048】
第２空間９は、隔壁７に囲まれた中空の空間である。第１空間８へ供給されない未反応の水素および酸素は、第２空間９を通過して排気口５より外部へ排出される。
【0049】
第２空間９は、第１部分９ａと、第１部分９ａの一方の端部と連通する第２部分９ｂとを有する。第１部分９ａは、筒状部１７のアーク状部２１内に形成されている。図３に示すように、筒状部１７の上面において第１部分９ａの一方の端部が開口している。第２部分９ｂは、筒状部１７の上壁１７ａと上部１８の凹部とにより形成されている。第１部分９ａは供給口４と連通し、第２部分９ｂは上部１８の排気部１９に設けられた排気口５と連通している。
【0050】
第１部分９ａの他方の端部は、未反応の水素および酸素を第２空間９内へ送り込む開口２２を有する。開口２２は、第１空間８の下方に設けられている。
【0051】
第２空間９の第１部分９ａ（開口２２）の幅Ｗは、例えば、３．５ｍｍ以上が好ましい。幅Ｗが３．５ｍｍ以上である場合、未反応の水素および酸素が第２空間９の第１部分９ａ内にスムーズに送り込まれる。なお、上記の幅Ｗは、第２空間９の第１部分９ａの、図２に示す筒状部１７の径方向に沿った長さである。
【0052】
図２および図３に示すように、隔壁７（筒状部１７）は、第１Ａ空間１０内で触媒容器２ａを上方より支える固定部材２３を備えることが好ましい。固定部材２３により第１Ａ空間１０内で触媒容器２ａが動かないように固定される。なお、固定部材は、固定部材２３の形状に限定されず、第１Ａ空間１０内で触媒容器２ａを固定可能な形状であればよい。
【0053】
本実施形態では、２つのアーク状部２１（第１Ｃ空間１２）を有する筒状部１７を備える触媒栓を用いているが、触媒栓は、これに限定されない。図４に示すように、触媒栓は、４つのアーク状部３１（第１Ｃ空間３２）を有する筒状部３７を備えてもよい。筒状部３７のアーク状部３１は、その内部に第２空間の第１部分３９ａを有する。４つの第１Ｃ空間３２は、互いに同じ形状であり、等間隔に設けられ、それぞれ筒状部３７の軸方向に沿って形成されたスリット部を有する。
【0054】
また、図５に示すように、触媒栓は、４つのアーク状部４１（第１Ｃ空間４２）を有する筒状部４７を備えてもよい。筒状部４７のアーク状部４１は、その内部に第２空間の第１部分４９ａを有する。４つの第１Ｃ空間４２は、互いに同じ形状であり、等間隔に設けられ、それぞれ、少なくとも触媒よりも上部に形成された穴部を有する。図５に示す穴部は四角形状であるが、穴部の形状はこれに限定されず、円形状などでもよい。
【0055】
以下、本発明の別の実施形態に係る蓄電池用触媒栓について、図６および図７を参照しながら説明する。図６は、本発明の別の実施形態に係る蓄電池用触媒栓を模式的に示す縦断面図である。図７は、図６の蓄電池用触媒栓のＹ－Ｙ断面図である。なお、本発明に係る触媒栓は、図６および図７に示す構造に限定されない。図６および図７に示す隔壁５７は固定部材７３を備えるが、固定部材７３を備えていなくてもよい。
【0056】
触媒栓５１は、水素と酸素とを反応させて水蒸気を生成する触媒５２と、触媒５２を収容する容器５３とを備える。容器５３は、水素および酸素の供給口５４と、未反応の余剰の水素および酸素を排出する排気口５５と、を有するとともに、触媒５２を収容する空間（内部）と外部とを仕切る外壁５６を有する。触媒栓５１は、容器５３内に配置されるとともに、触媒５２と外壁５６とを部分的に隔離する隔壁５７（筒状部６７）を備える。排気口５５は、触媒５２から隔壁５７により遮蔽されている。
【0057】
容器５３は、少なくとも第１空間５８と第２空間５９とを内部に有する。触媒栓５１を供給口５４側から見たとき、隔壁５７は、第１空間５８と第２空間５９との間に介在している。第１空間５８は、供給口５４と連通するとともに、触媒５２を収容している。第１空間５８は、外壁５６および隔壁５７で囲まれることにより形成されている。第２空間９は、排気口５５に連通するとともに、触媒５２から隔壁５７により遮蔽されている。第１空間５８と第２空間５９とは供給口側で連通しているため、水素および酸素は状況に応じた割合で第１空間５８および第２空間５９に分配供給される。外壁５６は、容器５３の少なくとも一部（外容器本体の側壁）により構成されている。
【0058】
第１空間５８は、触媒５２と隔壁５７の筒状部６７との間に形成される第１Ｄ空間６０と、通路形成部６９の間に形成されるとともに第１Ｄ空間６０と外壁５６とを連通する第１Ｅ空間（通路）６１と、を有する。第１Ｅ空間６１により、触媒５２と外壁５６との間に隔壁５７が介在しない領域が形成されている。隔壁５７のアーク状部７１および通路形成部６９により第１空間５８内で外壁５６が露出しない領域が形成されている。第１Ｅ空間６１により第１空間５８内で外壁５６が露出する領域が形成されている。
【0059】
隔壁５７により、第１Ｄ空間６０内で水蒸気が適度に滞留する。また、第１Ｄ空間６０内の水蒸気の少なくとも一部は、第１Ｅ空間６１へ移動する。第１Ｅ空間６１へ移動した水蒸気は、外壁５６に接触し、外壁５６との接触により冷却され、水となり、蓄電池内に戻る。
【0060】
触媒５２は触媒容器５２ａ内に収容されている。触媒５２が収容された触媒容器５２ａは支持台６３の上に載せられ、かつ第１Ｄ空間６０内に配置されている。触媒５２としては、触媒２で例示したものを用いることができる。触媒容器５２ａとしては、触媒容器２ａで例示したものを用いることができる。
【0061】
容器５３は、外容器本体６４と、外容器本体６４の開口を覆う蓋体６５と、を備える。外容器本体６４の側壁が外壁５６を構成している。蓋体６５の側壁が外壁の一部を構成していてもよい。外容器本体６４は、その底部に供給口５４を有する。蓋体６５は、中央に排気口５５を有する。排気口５５には、防爆用のフィルタ７０が設けられている。供給口５４は第１Ｄ空間６０および第１Ｅ空間６１と連通している。蓄電池内で発生した水素および酸素は、供給口５４を通じて第１Ｄ空間６０へ供給される。第１Ｅ空間６１で冷却により生成した水は下方へ移動して供給口５４を通じて蓄電池内に戻る。
【0062】
隔壁５７は、触媒５２の周囲に配された筒状部６７と、筒状部６７の上部を覆う上壁６８と、第２空間５９の第１部分５９ａの一部を画定する通路形成部６９と、を有する。筒状部６７は、触媒５２と外壁５６とを部分的に隔離する。筒状部６７の下部は開口しており、供給口５４と対向している。蓄電池内で発生した水素ガスおよび酸素ガスは、供給口５４から筒状部６７の下部の開口を通じて第１Ｄ空間６０内へ供給される。通路形成部６９は、第２空間５９の第１部分５９ａと、第１Ｅ空間６１との間に介在する。２つの通路形成部６９の間に第１Ｅ空間６１（通路）が形成されている。
【0063】
図７に示すように、供給口５４側から見たときに、筒状部６７は、触媒５２（触媒容器５２ａ）を囲む仮想の囲繞線に沿って間欠的に設けられた複数のアーク状部７１により構成されている。アーク状部７１の間に第１Ｅ空間６１（通路）が形成されている。
【0064】
複数のアーク状部７１は、互いに同じ形状であり、等間隔に設けられていることが好ましい。複数の第１Ｅ空間６１は、それぞれ筒状部６７の軸方向に沿って形成されたスリット部を有することが好ましい。この場合、触媒の周囲に水蒸気を適度に滞留させる効果と、水蒸気を適度に外壁へ移動させる効果とが、バランス良く得られ易い。
【0065】
本実施形態では、筒状部は、アーク状部（第１Ｅ空間）を２つ有するが、アーク状部（第１Ｅ空間）の数は、これに限定されない。第１Ｅ空間はスリット部を有するが、穴部を有してもよい。
【0066】
筒状部６７の周囲長Ｌ１に対するアーク状部７１の合計の周囲長Ｌ２の比：Ｌ２／Ｌ１は、１／２以上２／３以下であることが好ましい。なお、筒状部６７の周囲長Ｌ１とは、複数のアーク状部７１および第１Ｅ空間６１を有する筒状部６７の内周１周分の長さである。アーク状部７１の合計の周囲長Ｌ２とは、触媒を囲む筒状部６７の内周１周中に存在する複数のアーク状部７１の内周側の周囲長の合計長さである。すなわち、Ｌ２／Ｌ１は、筒状部６７の内周１周分の長さのうちアーク状部７１が占める長さの比率に相当する。
【0067】
第２空間５９は、隔壁５７と外容器本体６４（外壁５６）および蓋体６５との間に形成されている。第１空間５８へ供給されない未反応の水素および酸素は第２空間５９を通過して排気口５５より外部へ排出される。
【0068】
第２空間５９は、第１部分５９ａと、第１部分５９ａの一方の端部と連通する第２部分５９ｂとを有する。第１部分５９ａは、隔壁５７のアーク状部７１および通路形成部６９と外壁５６とで囲まれることにより形成されている。第２部分５９ｂは、隔壁５７の上壁６８と蓋体６５の凹部とにより形成されている。第１部分５９ａは供給口５４と連通し、第２部分５９ｂは排気口５５と連通している。
【0069】
第１部分５９ａの他方の端部は、未反応の水素および酸素を第２空間５９内へ送り込む開口７２を有する。開口７２は、第１空間５８の下方に設けられている。
【0070】
第２空間５９の第１部分５９ａ（開口７２）の幅Ｗは、例えば、３．５ｍｍ以上が好ましい。幅Ｗが３．５ｍｍ以上である場合、未反応の水素および酸素が第２空間５９の第１部分５９ａ内にスムーズに送り込まれる。なお、上記の幅Ｗは、第２空間５９の第１部分５９ａの、図７に示す筒状部６７の径方向に沿った長さである。
【0071】
【0072】
ここで、図８は、本発明の一実施形態に係る触媒栓を用いた蓄電池の通電（充電）時の触媒栓の温度推移の一例を示す。具体的には、電流値を１Ａから１００Ａまでの範囲で変えた場合の触媒栓の温度の経時変化を示す。図８中の（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は、それぞれ、触媒容器内の温度、触媒容器外（第１Ａ空間内）の温度、および触媒栓外（外容器の外壁）の温度を示す。
【0073】
なお、蓄電池には、定格容量が２９０Ａｈ（１０時間率）の鉛蓄電池を用いている。触媒栓には、図１Ａに示す構造の触媒栓を用いている。Ｌ２／Ｌ１は約２／３、幅Ｗは約３．５ｍｍである。
【0074】
図８に示すように、通電時の電流値が１Ａから１００Ａまでの範囲で、触媒栓の温度上昇が抑制されている。電流値が１００Ａと大きい場合でも、電流値が１０Ａの場合とほぼ同じ温度で一定となり、触媒栓の温度上昇が抑制されていることがわかる。
【0075】
また、蓄電池の種類や通電の条件などによっては、図１Ａの触媒栓を用いる場合では、隔壁に通路を設けない以外は図１Ａと同じ構造の触媒栓を用いる場合と比べて、密閉反応効率を、例えば約１０％程度高めることができる。密閉反応効率としては、例えば、定格容量が２９０Ａｈ（１０時間率）の鉛蓄電池を１２Ａで５時間通電する場合の値が用いられる。なお、密閉反応効率は、蓄電池内で水の電気分解により発生した水素および酸素のうち触媒栓で触媒反応により水に戻った割合である。
【0076】
本発明の一側面に係る蓄電池用触媒栓を以下にまとめて記載する。
（１）本発明の一側面は、水素と酸素とを反応させる触媒と、
前記触媒を収容する空間と外部とを仕切る外壁を有するとともに、前記水素および前記酸素の供給口と、前記水素および前記酸素の排気口と、を有する容器と、
前記容器内に配置されるとともに、前記触媒と前記外壁とを部分的に隔離する隔壁と、
を備え、
前記排気口は、前記触媒から前記隔壁により遮蔽されている、蓄電池用触媒栓に関する。
（１）本発明の一側面は、水素と酸素とを反応させる触媒と、
前記触媒を収容する空間と外部とを仕切る外壁を有するとともに、前記水素および前記酸素の供給口と、前記水素および前記酸素の排気口と、を有する容器と、
前記容器内に配置されるとともに、前記触媒と前記外壁とを部分的に隔離する隔壁と、
を備え、
前記排気口は、前記触媒から前記隔壁により遮蔽されている、蓄電池用触媒栓に関する。
【0077】
（２）上記（１）において、前記排気口が、前記隔壁に少なくとも一部が囲まれた中空の空間に連通していることが好ましい。
【0078】
（３）上記（１）または（２）において、前記中空の空間の少なくとも一部が、前記外壁と前記隔壁との間に形成されていることが好ましい。
【0079】
（４）上記（１）～（３）のいずれか１つにおいて、前記隔壁が、前記触媒の周囲に配された筒状部を有することが好ましい。
【0080】
（５）上記（４）において、前記供給口側から見たときに、前記筒状部が、前記触媒を囲む仮想の囲繞線に沿って間欠的に設けられた複数のアーク状部により構成されていることが好ましい。
【0081】
（６）上記（５）において、前記筒状部の周囲長Ｌ１に対する前記アーク状部の合計の周囲長Ｌ２の比：Ｌ２／Ｌ１は、１／２以上２／３以下であることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【0082】
本発明の一側面に係る触媒栓は、鉛蓄電池や産業用据置ニッケル・カドミウムアルカリ蓄電池などに好適に利用される。
【符号の説明】
【0083】
１，５１：触媒栓、２，５２：触媒、２ａ，５２ａ：触媒容器、３，５３：容器、４，５４：供給口、５，５５：排気口、５ａ：排気通路、６，５６：外壁、７，５７：隔壁、８，５８：第１空間、９，５９：第２空間、９ａ，３９ａ，４９ａ，５９ａ：第１部分、９ｂ，５９ｂ：第２部分、１０：第１Ａ空間、１１：第１Ｂ空間、１２，３２，４２：第１Ｃ空間、１３，６３：支持台、１４，６４：外容器本体、１５，６５：蓋体、１７，３７，４７，６７：筒状部、１７ａ，６８：上壁、１８：上部、１９：排気部、２０，７０：フィルタ、２１，３１，４１，７１：アーク状部、２２，７２：開口、２３，７３：固定部材、６０：第１Ｄ空間、６１：第１Ｅ空間、６９：通路形成部
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】