バッテリーを充電器につなげてみると過放電状態，テスターで電圧を確認したところ，約10.5Vでした．交換時のケーブル締め付けが不十分だったのかと思ったのですが，放電しているということはちゃんとつながっていたであろうということで，レギュレーターを疑ってみました．

元のバッテリーを再充電し，エンジン動作時の電圧を見てみました．

キーオフ時は12.55V

エンジン動作時は12.05V

GSユアサのウェブサイトによれば，一般的な充電電圧は13.5～15Vとのこと．やはりレギュレーター故障の可能性が高いようです．