JP2012505516A - 押圧式円筒型金属空気電池 - Google Patents
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Abstract
本発明は、保管性能を向上させた金属空気電池に関するもので、円筒型金属空気電池において、円筒状をし、一側に陰極端子が設けられ、他側には陽極端子孔が設けられた外部ケースと、円筒状をし、前記外部ケースの内部に同軸状に挿入され、他側には前記陽極端子孔の内外部に対して流出入する陽極端子が設けられ、壁面には空気が流入できるように空気流入孔が設けられた内部ケースと、前記内部ケースの一側に設けられ、電池室への電池の挿入時に前記陽極端子が弾性加圧されて前記陽極端子孔へ空気が流入するようにし、電池室からの電池の分離時に陽極端子がさらに弾性復元されて前記陽極端子孔が密閉されるようにする弾性密閉手段とを含んでなることを特徴とする押圧式円筒型金属空気電池を技術的要旨とする。よって、外部ケースと内部ケースの二重構造によって、電池室に対する電池の挿入または分離の際に内部ケースの空気流入孔が外部に対して開放または遮断されるようにすることにより、電池を使用しないときは空気の流入を容易に遮断して電池の自然放電を減らすことができるため、保管性能を向上させることができるという利点がある。
Description
本発明は、金属空気電池に係り、外部ケースと内部ケースの二重構造を取り、電池室に対する電池の挿入または分離の際に内部ケースの空気流入孔が外部に対して開放または遮断されるようにすることにより、電池を使用しないときは空気の注入を遮断することのできる、押圧式円筒型金属空気電池に関する。
一般に、金属空気電池は、補聴器などのように長時間の使用を必要とする携帯装置に多く用いられてきており、その大部分が１次電池である。ところが、最近では、携帯電話機やＰＤＡ、ノートブックＰＣなどの最新携帯電子機器、およびこれと共に軍需用として使われる通信機器、大容量充電装置に適用しようとする試みがあるなど、益々その活用用途が増大しつつある。
このような金属空気電池は、陽極活性物質として空気中の酸素を使用し、陰極活性物質としては金属を使用し、前記陽極と前記陰極との間には陽極と陰極とを隔離し、電極間の接触による電流の短絡を防止しながら金属イオンを通過させるために、分離膜が形成されている。前記酸素と金属との還元および酸化反応によって電子が流れ、陰極として使用される金属は一般に電解質内に粉末状として浸漬されている。
既存の金属空気電池は、空気陽極が電池内で平板状に配置されたボタン型またはコイン型であって、補聴器などの装置でのみ限定的に使用することができた。円筒型電池の使用先がさらに多いことが現実であり、かかる問題点を解決するために、円筒型金属空気電池に対する研究が最近では盛んな実情である。
前記従来の技術に係る円筒型空気亜鉛電池は、空気陽極への外部空気の流入が常に行われるため、電池を使用しないときにも自然に放電が起こって電池の保管性能が低下するという問題点がある。
本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、外部ケースと内部ケースの二重構造を取ることにより、電池室に対する電池の挿入または分離の際に内部ケースが外部に対して開放または密閉され、電池を使用しないときは空気の流入を遮断することのできる、押圧式円筒型金属空気電池を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、円筒型金属空気電池において、円筒状をし、一側に陰極端子が設けられ、他側には陽極端子孔が設けられた外部ケースと、円筒状をし、前記外部ケースの内部に同軸状に挿入され、他側には前記陽極端子孔の内外部に対して流出入する陽極端子が設けられ、壁面には空気が流入できるように空気流入孔が設けられた内部ケースと、前記内部ケースの一側に設けられ、電池室への電池の挿入時に前記陽極端子が弾性加圧されて前記陽極端子孔へ空気が流入するようにし、電池室からの電池の分離時に陽極端子がさらに弾性復元されて前記陽極端子孔が密閉されるようにする弾性密閉手段とを含んでなることを特徴とする、押圧式円筒型金属空気電池を提供する。
また、前記内部ケースの内部には前記陰極端子に電気的に接続された集電棒がさらに設けられることが好ましく、前記集電棒には集電効率のために集電針が多数設けられることがさらに好ましい。
ここで、前記外部ケースと前記内部ケースとの間に設けられ、前記陰極端子および前記集電棒を前記外部ケースとは絶縁させながら固定させ、前記内部ケースとの間に弾性密閉手段を固定支持する固定支持台をさらに含むことが好ましい。
また、前記弾性密閉手段は、前記内部ケースの後端面と前記固定支持台との間に設けられた弾性材質としてのバネで構成されることが好ましく、前記弾性密閉手段は、前記内部ケースの陽極端子の隣接部にシーリング部材がさらに設けられることが好ましい。
本発明は、外部ケースと内部ケースの二重構造を取り、電池室に対する電池の挿入または分離の際に内部ケースの空気流入孔が外部に対して開放または遮断されるようにすることにより、電池を使用しないときは空気の流入を容易に遮断して電池の自然放電を減らすことができるため、保管性能を向上させることができるという効果がある。
また、前記陰極端子に電気的に接続された集電棒が設けられて集電効率をさらに高めることができるため、電池の酸化・還元反応の効率を高めるうえ、安定的な反応を実現するという効果がある。
本発明は、外部ケースおよび内部ケースの二重構造を取り、電池室に挿入して電池を使用する場合と、電池室から分離して電池を使用しない場合に陽極と内部的に接触する内部ケースを外部に対して開放または密閉させることにより、電池を使用しないときは電池の酸化・還元反応が起こらないようにして、電池の保管性能を向上させようとする。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。図１は本発明に係る押圧式円筒型金属空気電池を示す断面図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。図１は本発明に係る押圧式円筒型金属空気電池を示す断面図である。
本発明は、円筒型金属空気電池の基本構造を有するもので、全体的に既存の電池（アルカリ電池（ＡＡまたはＡＡＡサイズ）、場合に応じては大型の円筒形または四角形の電池も可能）の形状およびサイズと同様に形成され、電解質や分離膜などの構造に対する説明は省略する。
図示の如く、本発明は、大きく外部ケース１００、内部ケース２００および弾性密閉手段３００で構成され、前記外部ケース１００の内部に内部ケース２００が挿設され、 前記外部ケース１００と内部ケース２００との間には前記弾性密閉手段３００が設けられ、内部ケース２００が外部に対して密閉または開放されるようにして空気の流出入を調節できるようにする。
まず、前記外部ケース１００は、円筒状をし、電池の全体サイズおよび形状を決定付ける。前記外部ケース１００の一側には陰極端子１１０が設けられ、前記外部ケース１００の他側には後述の陽極端子２１０を収容するための陽極端子孔１２０が設けられる。すなわち、前記外部ケース１００の外側に陰極端子１１０および陽極端子２１０が露出して設けられる。ここで、前記陰極端子１１０は、前記外部ケース１００と一体に設けられるのではなく、外部ケース１００の内側で後述の固定支持台４００によって固定され、外部ケース１００の一側に露出して設けられる。
前記内部ケース２００は、前記外部ケース１００より直径が相対的に小さい円筒状をし、前記外部ケース１００の内部に同軸状に挿入され、他側、すなわち前記陽極端子孔１２０が設けられた側に陽極端子２１０が設けられて前記陽極端子孔１２０の内外に対して前記陽極端子２１０が流出入するように構成される。そして、前記内部ケース２００は、その壁面には空気が流入できるように空気流入孔２２０が設けられ、金属空気電池における陽極活性物質としての酸素の供給を受ける。前記内部ケース２００は、伝導性の金属材質で出来ており、前記陽極端子２１０と一体に設けられることが好ましい。
また、前記内部ケース２００は、前記外部ケース１００の内部に設けられるが、前記外部ケース１００との間に設けられた後述の固定支持台４００によって一側が固定支持され、後述の弾性密閉手段３００と結合して加圧力および加圧力の解除によって弾性流動する。
また、前記内部ケース２００の内部には内部ケース２００とは電気的に絶縁され且つ前記陰極端子１１０に電気的に接続された集電棒２３０が設けられ、前記集電棒２３０には棘状の集電針２３１が多数設けられることにより、集電効率をさらに高めて電池の酸化・還元反応の効率を高め、安定的な反応が行われるようにする。
また、前記固定支持台４００は、前記外部ケース１００と内部ケース２００との間に設けられ、前記陰極端子１１０および前記集電棒２３０を前記外部ケース１００とは絶縁させながら固定させ、前記内部ケース２００との間に後述の弾性密閉手段３００を固定支持する。前記固定支持台４００は、前記外部ケース１００と内部ケース２００との隙間にぴったり合う厚さを有し、断面「├ ┤」状に形成され、上側では陰極端子１１０を前記外部ケース１００に対して固定させながら絶縁させ、集電棒２３０の一側を固定し、下側では弾性密閉手段３００を固定支持し、前記内部ケース２００が弾性密閉手段３００によって流動するときにガイドの役割を果たす。
前記弾性密閉手段３００は、前記内部ケース２００の一側に設けられ、電池室に電池を挿入する場合には前記内部ケース２００と一体に設けられた陽極端子２１０が弾性加圧されるようにして（電池室の陽極端子接触部によって押圧され）、前記外部ケース１００の陽極端子孔１２０と内部ケース２００との間に空隙を形成させる。
この空隙を介して空気が流入して前記内部ケース２００の空気流入孔２２０へ空気を供給し、電池室から電池を分離する場合には陽極端子２１０がさらに元の位置に戻るようにして、前記陽極端子孔１２０が前記内部ケース２００によって密閉されて電池の内部へ空気が流入しないようにする。
これにより、電池室に電池を挿入する場合、すなわち電池を使用する場合には、前記陽極端子孔１２０および空気流入孔２２０によって空気が流入し続けられて電池の酸化・還元反応が行われるようにし、電池室から電池を分離する場合、すなわち電池を使用しない場合には、前記空気流入孔２２０に供給される空気を遮断させて放電が行われないようにすることにより、電池の保管性能を高める。
前記弾性密閉手段３００は、前記内部ケース２００の後端面と固定支持台４００との間に設けられた弾性材質のバネで構成されることが好ましく、必要に応じて弾性ゴムや合成樹脂などで構成されてもよい。前記内部ケース２００が加圧されると、バネが圧縮され、前記内部ケース２００に対する加圧力が解除され、バネの復元と連動して前記内部ケース２００が動くことになる。これにより、前記陽極端子孔１２０が密閉または開放されて前記空気流入孔２２０を介しての空気流入が調節される。
また、前記弾性密閉手段３００は、前記内部ケース２００の陽極端子２１０の隣接部にシーリング部材３１０がさらに設けられ、加圧力の解除によって前記バネが復元されるときに陽極端子孔１２０の密閉力をさらに向上させる。
上述したように外部ケース１００および内部ケースからなる金属空気電池の二重構造によって、電池を使用する場合には内部ケース２００の空気流入孔２２０へ空気が流入するようにし、電池を使用しない場合には内部ケース２００の空気流入孔２２０を外部から遮断させて放電が行われないようにすることにより、電池の保管性能を向上させて長期間使用することができる。
本発明は、金属空気電池に利用可能であり、特に、外部ケースと内部ケースの二重構造によって、電池室に対する電池の挿入または分離の際に内部ケースの空気流入孔が外部に対して開放または遮断されるようにすることにより、電池を使用しないときは空気の流入を遮断することのできる押圧式円筒型金属空気電池に利用可能である。
１００：外部ケース
１１０：陰極端子
１２０：陽極端子孔
２００：内部ケース
２１０：陽極端子
２２０：空気流入孔
２３０：集電棒
２３１：集電針
３００：弾性密閉手段
３１０：シーリング部材
４００：固定支持台
１１０：陰極端子
１２０：陽極端子孔
２００：内部ケース
２１０：陽極端子
２２０：空気流入孔
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３００：弾性密閉手段
３１０：シーリング部材
４００：固定支持台
Claims (6)
- 円筒型金属空気電池において、
円筒状に形成され、一側に陰極端子（１１０）が設けられ、他側には陽極端子孔（１２０）が設けられた外部ケース（１００）と、
円筒状に形成され、前記外部ケース（１００）の内部に同軸状に挿入され、他側には前記陽極端子孔（１２０）の内外部に対して流出入する陽極端子（２１０）が設けられ、壁面には空気が流入できるように空気流入孔（２２０）が設けられた内部ケース（２００）と、
前記内部ケース（２００）の一側に設けられ、電池室への電池の挿入時に前記陽極端子（２１０）が弾性加圧されて前記陽極端子孔（１２０）へ空気が流入するようにし、電池室からの電池の分離時に陽極端子（２１０）がさらに弾性復元されて前記陽極端子孔（１２０）が密閉されるようにする弾性密閉手段（３００）とを含んでなることを特徴とする押圧式円筒型金属空気電池。 - 前記内部ケース（２００）の内部には前記陰極端子（１１０）に電気的に接続された集電棒（２３０）がさらに設けられることを特徴とする請求項１に記載の押圧式円筒型金属空気電池。
- 前記集電棒（２３０）には集電針（２３１）が多数設けられることを特徴とする請求項２に記載の押圧式円筒型金属空気電池。
- 前記外部ケース（１００）と前記内部ケース（２００）との間に設けられ、前記陰極端子（１１０）および前記集電棒（２３０）を前記外部ケース（１００）とは絶縁させながら固定させ、前記内部ケース（２００）との間に弾性密閉手段（３００）を固定支持する固定支持台（４００）をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の押圧式円筒型金属空気電池。
- 前記弾性密閉手段（３００）は、前記内部ケース （２００）の後端面と前記固定支持台（４００）との間に設けられたバネであることを特徴とする請求項４に記載の押圧式円筒型金属空気電池。
- 前記弾性密閉手段（３００）は、前記内部ケース（２００）の陽極端子（２１０）の隣接部にシーリング部材（３１０）がさらに設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の押圧式円筒型金属空気電池。
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